I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào chẩn đoán hư hỏng trong liên kết bu lông sử dụng đặc trưng trở kháng cơ-điện (EMI) và xem xét ảnh hưởng nhiệt độ. Mục tiêu chính là phát triển phương pháp hiệu quả để phát hiện và xác định vị trí hư hỏng trong liên kết bu lông, đồng thời loại bỏ các tác động của nhiệt độ lên kết quả chẩn đoán. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và độ bền của các công trình xây dựng, đặc biệt là các kết cấu thép.
1.1. Tầm quan trọng của chẩn đoán hư hỏng
Chẩn đoán hư hỏng là quy trình thiết yếu trong việc duy trì và bảo trì các công trình xây dựng. Các liên kết bu lông thường bị hư hỏng do tác động của tải trọng, môi trường và nhiệt độ. Việc phát hiện sớm các hư hỏng này giúp ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng như sụp đổ công trình. Nghiên cứu này đề xuất phương pháp sử dụng đặc trưng trở kháng cơ-điện để chẩn đoán hư hỏng, đồng thời xem xét ảnh hưởng nhiệt độ để đảm bảo độ chính xác của kết quả.
1.2. Mục tiêu cụ thể
Nghiên cứu nhằm mục tiêu: (1) Phát triển phương pháp chẩn đoán hư hỏng dựa trên đặc trưng trở kháng cơ-điện; (2) Xác định vị trí hư hỏng trong liên kết bu lông; (3) Loại bỏ ảnh hưởng nhiệt độ trong quá trình chẩn đoán. Các mô phỏng được thực hiện bằng phần mềm ANSYS và MATLAB để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của phương pháp.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp trở kháng cơ-điện (EMI) để chẩn đoán hư hỏng. Phương pháp này dựa trên sự thay đổi tín hiệu trở kháng của vật liệu PZT (Lead Zirconate Titanate) khi có hư hỏng xảy ra. Đồng thời, nghiên cứu áp dụng kỹ thuật bù nhiệt độ (EFS) để loại bỏ các tác động của nhiệt độ lên kết quả chẩn đoán.
2.1. Nguyên lý trở kháng cơ điện
Phương pháp trở kháng cơ-điện dựa trên sự tương tác giữa vật liệu PZT và kết cấu chủ. Khi có hư hỏng, tín hiệu trở kháng của PZT thay đổi, từ đó có thể phát hiện và xác định vị trí hư hỏng. Phương pháp này được thực hiện trong miền tần số cao để đảm bảo độ nhạy và độ chính xác.
2.2. Kỹ thuật bù nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng lớn đến tín hiệu trở kháng của PZT. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật bù nhiệt độ (EFS) để loại bỏ các tác động này. Kỹ thuật này dựa trên việc điều chỉnh tần số hiệu dụng để giảm thiểu sai lệch do nhiệt độ gây ra, từ đó nâng cao độ chính xác của kết quả chẩn đoán.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của phương pháp trở kháng cơ-điện trong việc chẩn đoán hư hỏng liên kết bu lông. Các kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy phương pháp này có thể phát hiện và xác định vị trí hư hỏng với độ chính xác cao. Đồng thời, kỹ thuật bù nhiệt độ (EFS) đã loại bỏ thành công các tác động của nhiệt độ, nâng cao độ tin cậy của kết quả chẩn đoán.
3.1. Kết quả mô phỏng
Các mô phỏng được thực hiện trên dầm nhôm và liên kết bu lông trong điều kiện nhiệt độ thay đổi. Kết quả cho thấy tín hiệu trở kháng thay đổi rõ rệt khi có hư hỏng, và kỹ thuật bù nhiệt độ (EFS) đã giảm thiểu sai lệch do nhiệt độ gây ra. Các chỉ số RMSD và CC được sử dụng để đánh giá hiệu quả của phương pháp.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Phương pháp này có thể áp dụng trong việc theo dõi và bảo trì các công trình xây dựng, đặc biệt là các kết cấu thép. Việc phát hiện sớm các hư hỏng trong liên kết bu lông giúp ngăn ngừa sự cố nghiêm trọng, đảm bảo an toàn và tuổi thọ của công trình. Nghiên cứu này mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực chẩn đoán hư hỏng và giám sát kết cấu.
