Nghiên Cứu Mô Hình Thí Nghiệm Bê Tông Chịu Nén Dưới Tải Trọng Tốc Độ Cao Tại HCMUTE

• Tác giả: Trần Tuấn Kiệt
• Người hướng dẫn: TS. Trần Tuấn Kiệt
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khoa Xây Dựng
• Đề tài: Mô Hình Thí Nghiệm Bê Tông Chịu Nén Dưới Tải Trọng Tốc Độ Cao
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1.1. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
• 1.2. CÁC NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC
• 1.3. TÍNH CẤP THIẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.4. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
• 1.1. Lý do thực hiện đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của nghiên cứu
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA THIẾT BỊ HOPKINSON
• 2.1. Dao động dọc trục trong thanh
• 2.2. Sự lan truyền sóng trong thanh
• 2.3. Tính toán ứng suất, biến dạng và tốc độ biến dạng trong mẫu thử
• 3. MÔ PHỎNG THIẾT BỊ HOPKINSON VỚI ABAQUS
• 3.1. GIỚI THIỆU ABAQUS
• 3.2. Mô phỏng thiết bị Hopkinson với Abaqus
• 3.3. Kết quả phân tích
• 3.4. Kết luận chương
• 4. MÔ PHỎNG THIẾT BỊ HOPKINSON VỚI LS-DYNA
• 4.1. Giới thiệu LS-DYNA
• 4.2. Ứng dụng LS-DYNA mô phỏng thiết bị Hopkinson
• 4.3. Kết quả phân tích
• 4.4. Kết luận chương
• KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH

I. Mô hình thí nghiệm bê tông chịu nén tại HCMUTE

Nghiên cứu này tập trung vào việc lập mô hình thí nghiệm bê tông chịu nén dưới tải trọng tốc độ cao tại HCMUTE. Công trình sử dụng phần mềm mô phỏng Abaqus/LS-DYNA để tái tạo thiết bị thí nghiệm Hopkinson (Split Hopkinson Pressure Bar - SHPB), thay thế cho việc xây dựng thiết bị vật lý đắt đỏ và tốn diện tích. Mô hình thí nghiệm này nhằm mục đích nghiên cứu ứng xử của bê tông dưới tác động của tải trọng tốc độ cao, cung cấp dữ liệu thiết kế chính xác hơn cho các công trình chịu tải động, đặc biệt trong bối cảnh các mối đe dọa như khủng bố.

1.1 Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về thí nghiệm vật liệu dưới tải trọng tốc độ cao, tập trung vào nguyên lý hoạt động của thiết bị Hopkinson. Phương pháp nghiên cứu bao gồm: nghiên cứu lý thuyết về truyền sóng trong thanh, phân tích xung ứng suất và biến dạng, và đặc biệt là mô phỏng số bằng Abaqus/LS-DYNA. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng cho phép tối ưu hóa thiết kế thí nghiệm, giảm chi phí và thời gian. Nghiên cứu cũng đề cập đến các vấn đề kỹ thuật như hiệu chỉnh sự phân tán sóng trong thanh, ảnh hưởng của ma sát, và độ chính xác của dữ liệu đo được. Các công thức tính toán ứng suất, biến dạng, và tốc độ biến dạng trong mẫu thử được trình bày chi tiết. Tính chất cơ lý của bê tông dưới tải trọng tốc độ cao là trọng tâm nghiên cứu. Nghiên cứu bê tông với tải trọng động là vấn đề cấp thiết trong xây dựng hiện đại.

1.2 Mô phỏng thiết bị Hopkinson bằng Abaqus LS DYNA

Phần này tập trung vào quá trình mô phỏng thiết bị Hopkinson sử dụng phần mềm Abaqus/LS-DYNA. Mô hình bao gồm các tham số vật liệu, điều kiện biên, và phân tích phần tử hữu hạn. Kết quả mô phỏng cung cấp thông tin về ứng suất, biến dạng, và tốc độ biến dạng của mẫu bê tông dưới tác động của tải trọng nén tốc độ cao. Phân tích kết quả mô phỏng nhằm mục đích xác định ứng xử động lực của bê tông và đánh giá độ tin cậy của mô hình số. Mô phỏng thiết bị Hopkinson là một giải pháp hiệu quả để nghiên cứu chịu lực bê tông trong điều kiện tải trọng động. Nghiên cứu này cũng đề cập đến việc so sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm (nếu có) để đánh giá độ chính xác của mô hình. Phần mềm Abaqus/LS-DYNA được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học vật liệu và kỹ thuật xây dựng.

1.3 Phân tích kết quả và ứng dụng thực tiễn

Phần này trình bày phân tích kết quả thí nghiệm, bao gồm biểu đồ ứng suất-biến dạng, đường cong ứng suất-thời gian, và tốc độ biến dạng. Phân tích kết quả giúp làm rõ ảnh hưởng của tốc độ tải trọng đến độ bền nén của bê tông. Nghiên cứu này cũng đánh giá giới hạn bền của bê tông dưới tác động của tải trọng tốc độ cao. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu bao gồm cung cấp dữ liệu cho thiết kế các công trình chịu tải trọng động như cầu, nhà cao tầng, và các công trình chịu va chạm. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiểu biết về tính chất cơ lý động lực của bê tông, từ đó hỗ trợ việc thiết kế an toàn và hiệu quả các công trình xây dựng. Nghiên cứu này cũng có thể mở rộng cho các loại vật liệu khác ngoài bê tông. Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy nghiên cứu này.