1. Cơsởkhoa học và thực tiễn của đềtài Trong thực tếcó nhiều công trình có môhình ởdạng con lắc ngược như nhà cao tầng, tháp vôtuyến, giàn khoan, công trình biển cùng với sựphát triển của khoa học kỹthuật các công trình này ngày càng lớn vềchiều dài và chiều cao. Sựgia tăng vềquy môkết cấu sẽdẫn đến các đáp ứng động lực phức tạp của kết cấu vàsẽsinh racácdao động có hại.Vìvậy, nghiên cứu giảm dao động có hại cho cơcấu con lắc ngược là bài toán đang được rất nhiều các nhà khoa học trênthếgiới quantâmnghiêncứu. Một hướng nghiên cứu mang tích thời sự, cấp thiết và quan trọng ởViệt Nam hiện nay là nghiên cứu đểgiảm dao động cho các công trình biển có dạng con lắc ngược DKI. Bắt đầu từnăm1989, theo Chươngtrình Biển Đông – Hải Đảo của Nhà nước đã tiến hành xây dựng các công trình biển dạng DKI. Các công trình này đã và đang góp phần vào xây dựng, bảo vệ đất nước và khai thác tiềm năng vô cùng to lớn của biển. Qua nghiên cứu trong [8],[17], [18]cho thấy đáp ứng gây ra dao động có hại cho công trình DKI bao gồm hai loại chính là đáp ứng ngang và thẳng đứngliên quan đến hiện tượng lắc ngang và nhổcọc. Dao động của công trình DKI bao gồm hai loại dao động: Dao động rung lắccó tần sốlà các tần sốriêng của công trình và dao động cưỡng bức gây ra bởi tải trọng sóng, trong đó dao động rung lắc đặc biệt có hại với độbền và tuổi thọcủa công trình. Các dao động rung lắc có tần sốcao hơn nhiều lần tần sốcủa sóng biển là một trong các dao động có hại không mong muốn cần được hạn chế. Đểgiảm dao động rung lắc cho công trình DKI theo đềxuất của các nhà khoa học Nguyễn Đông Anh và cộng sự(vcs) [8],Nguyễn Hoa Thịnh vcs [17, 18]có thểlắp vào công trình DKI hai bộ TMD đểtiêu tán năng lượng cho hệ. Một bộTMD được đặt theo hướng tác động của sóng biển đểgiảm dao động lắc ngang. Một bộTMD khác được đặt theo hướng thẳng đứng đểgiảm dao động thẳng đứng và chống nhổcọc. Các công trình dạng con lắc ngược DKIcó vịtrí chiến lược quan trọng trong sựphát triển,khai thác tiềm năng biển, tăng cường khảnăng quốc phòng, góp phần vào ổn định chính trịcủa đất nước. Việc tiếp tục nghiên cứu áp dụng các bộhấp thụdao động đểgiảm dao động cho các công trình DKI nhằm nângcao chất lượng và tuổi thọcủa các công trình DKI là vấn đề đã và đang được BộQuốc phòng vàcác nhà khoa học trong nước đang quan tâm nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Như đã phân tích ởtrên: Dao động rung lắc đặc biệt cóhại với độbền và tuổi thọcủa công trình có dạng con lắc ngược. Các dao động rung lắc có tần sốcao hơn nhiều lần tần sốcủa sóng biển là một trong các dao động có hại không mong muốn cần được hạn chế. Bởi vậy mục đích của luận án lànghiên cứu giảm dao động rung lắccho các côngtrình có dạng con lắc ngược. 3. Đối tượng và phạm vinghiên cứu của luận án * Đối tượng nghiên cứu của luận án Trong [2], [3], [5],[12], [51] đã nghiên cứu dao động của con lắc ngược có lắp bộhấp thụdao động. Tuy nhiên các nghiên cứu đó mới chỉxét đến dao động lắc ngang của con lắc ngược. Nhưngtrong thực tếnhiều công trình có dạng con lắc ngược, ngoài thành phần dao động lắc ngang nó còn dao động theo phương thẳng đứng. Vì vậy đối tượng nghiên cứu của luận án là các bộ hấp thụdao động thụ động TMD cho các công trình dạng con lắc ngược có xét đến cảdao động thẳng đứng và lắc ngang. * Phạm vi nghiên cứu của luận án Đểxác định các thông sốtối ưu của hệthống giảmdao động TMD, ta có nhiều phương pháp khác nhau như: Phương pháp điểm cố định, phương pháp cực tiểu mômen bậc hai, phương pháp cực tiểu sai sốbình phương, và ứng với mỗi phương pháp khác nhau ta lại tìm được các thông sốtối ưu khác nhau của các bộhấp thụdao động. Việc áp dụng phương pháp nào đểtìm các thông sốtối ưu, hoàn toàn phụthuộc vào đáp ứng dao động của kết cấu mà yêu cầu của thực tiễn kỹthuật cần giảmdao động. Trong luận án này, tác giảtìmcác thông sốtối ưu của các bộhấp thụdao động TMD với mục đích là giảm dao động rung lắc của các công trình có dạng con lắc ngược nên phạmvi nghiên cứu của luận án là tính toán các thông sốtối ưu của các bộ hấp thụdao động TMD đểtăng các đặc trưng cản lớn nhất của hệtừ đó giảm được thành phần dao động rung lắc của hệcon lắc ngược một cách tốt nhất. 4. Phương pháp nghiên cứu Trên cơsởcác công trình có dạng con lắc ngược có trong thực tế, tác giả chuyển vềmôhình lí thuyết của cơcấu con lắc ngược có lắp đặt hệthống giảmdao động TMD. Từmôhình tính toán của hệcon lắc ngược có lắp đặt hệthống giảmdao động, tác giảsửdụng phương trình Lagrăng loại II để thiết lập phương trình vi phân chuyển động của hệ. Trên cơsởphương trình chuyển động của con lắc ngược thu được, tác giảtiến hành nghiên cứu, phân tích, tính toán đểgiảm dao động cho cơcấu con lắc ngược theo lí thuyết điều khiển chuyển động, tìmnghiệm giải tíchcủa hệ. Với mục tiêu là nghiên cứu, tính toán bộhấp thụdao động tối ưu đểgiảmthành phần dao động rung lắc cho cơhệ, tác giả đã áp dụng phương pháp cân bằng cựctheo các tài liệu [20], [47], [49], [51], [71] đây là phương pháp tìmcác thông sốtối ưu của các bộTMD đểtăng các đặc trưng cản lớn nhất cho cơhệ, từ đó giảm được thành phần dao động rung lắc cho hệmột cách tốt nhất. Đểkiểm chứng tính đúng đắn của các kết quảnghiên cứu, tác giả đã so sánh các kết quảthu được trong trường hợp đơn giản hơn của luận án với kết quả đã được công bốcủa các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra kết quảtrước đây. Để đánh giá hiệu quảgiảm dao động của các kết quảnghiên cứu của luận án, do điều kiện vềthờigian và kinh phí, không thểnghiên cứu thực nghiệm vào các công trình có trong thực tế, nên luận án xây dựng chương trình máy tính trên phần mềm MAPLE đểmô phỏng dao động của cảhệ đểngười đọc có cái nhìn trực quan vềhiệu quảcủa bộhấp thụdao động. Đây làphần mềm được các nhà khoa học trên thếgiới chuyên dùng và cho kết quảtin cậy. 5. Những đóng góp mới của luận án a. Thiết lập được phương trình vi phân chuyển động của hệcon lắc ngược có lắp đồng thời hai bộhấp thụdao động TMD-D và TMD-N đểgiảm dao động theo phương thẳng đứng và ngang của hệcon lắc ngược. b. Tính toán tìm được các thông sốcủa các bộhấp thụdao động TMD-D và TMD-N đểcông trình có dạng con lắc ngược làm việc ổn định theo tiêu chuẩn của kỹthuật. c. Nghiên cứu phân tích, tính toán tìm được các tham sốtối ưu của các bộ hấp thụdao động TMD-D và TMD-N đểgiảmdao động rung lắc theo phương thẳng đứng và ngang của hệcon lắc ngược. d. Mởrộng các kết quảnghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộhấp thụdao động TMD-D và TMD-N cho trường hợp có lắp đặt hệthống giảm dao động TMD-D vàDVA. Đã tìm được các tham sốtối ưu của hệthống giảmdao động TMD-D và DVA đểgiảm dao động rung lắc cho hệcon lắc ngược. e. Đã áp dụng các kết quảnghiên cứu, tính toán các thông sốtối ưu của bộ hấp thụdao động đểgiảmdao động cho tháp nước, dao động thẳng đứng của ô tô, tháp ngoài biển, thì thấy biên độdao động của các cơcấu này giảm rất nhiều theo thời gian so với trường hợp không lắp đặt bộhấp thụdao động. Điều này đáp ứng được yêu cầu giảm dao động của kỹthuật đặt ra. Các nghiên cứu lý thuyếtnày đã được tác giảkiểm chứng trênnhững ví dụcụthể bằng phần mềm chuyên dụng MAPLE và cho kết quảtin cậy. Sự đúng đắn của kết quảnghiên cứu còn được kiểm chứng khi so sánh các kết quảthu được trong trường hợp đơn giản hơn với kết quả đã được công bốcủa các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra kết quảtrước đây. 6. Bốcục của luận án Luận án gồm phần mở đầu, bốn chương và phần kết luận với 150 trang, 33 hình vẽvà đồthị. Chương 1 trình bày tổng quan các nghiên cứu vềbộhấp thụ dao động thụ động. Chương 2, 3 giải quyết bài toán tính giảm dao động cho cơcấu códạng con lắc ngược có lắp các bộhấp thụdao động TMD-D và TMD-N. Chương 4 mởrộng kết quảnghiên cứu trường hợp có lắp đồng thời hai bộTMD-D và DVA. Tính toán môphỏng sốcác các kết quảnghiên cứu giảmdao động cho một sốkết cấu công trình. Các kết quảchính của luận án được tóm tắt trong phần kết luận. Phần phụlục là chương trình máy tính, xây dựng trong phần mềm MAPLE đểphục vụcho việc nghiên cứu của luận án.