Page 36 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch

Số 12/2024 (748) KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
Tập 64
6
Tập
4
số của sợi SMA, vữa xi măng và cấu hình thí nghiệm. Sau đó, 3. MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN CHO THÍ NGHIỆM
phần mềm ABAQUS (R2019X, Dassault Systemes Simulia) KÉO TỤT
được sử dụng để mô phỏng thí nghiệm, kết hợp các yếu tố Trong nghiên cứu này, phần mềm phần tử hữu hạn
như điều kiện biên, kích thước lưới, mô hình vật liệu, bề mặt ABAQUS R2019X (Dassault Systèmes Simulia) đã được sử
tiếp xúc và hiệu ứng co ngót bê tông. dụng để mô phỏng thí nghiệm kéo tụt. Mô hình phần tử
hữu hạn bao gồm ma trận vữa và sợi SE-SMA thẳng đơn. Ma
2. CẤU HÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM KÉO TỤT trận vữa và sợi SE-SMA được định nghĩa là các phần tử khối
Mẫu thí nghiệm được chế tạo bằng vữa xi măng có 8 nút (C3D8R). Sợi SE-SMA được mô hình hóa với chiều dài
cường độ chịu nén 50 MPa. Mẫu có hình dạng với một đầu 15 mm, trong đó một nửa chiều dài được nhúng trong ma
phình to để dễ dàng kẹp chặt, đầu còn lại có một sợi SMA dài trận vữa. Để đơn giản hóa quá trình phân tích, ma trận vữa
30 mm, đường kính 1 mm được nhúng vào 15 mm trong mẫu được mô hình hóa dưới dạng hình trụ có đường kính lớn
xi măng thí nghiệm. Sợi SMA là loại sợi hợp kim NiTi siêu đàn hơn 5 lần so với đường kính của sợi, nhằm đảm bảo rằng
hồi (SE-SMA), với khả năng biến dạng phục hồi lên đến 8%. ma trận vữa xi măng không bị phá hoại tách dọc khi kéo tụt
Hình dạng mẫu và cấu hình thí nghiệm được trình bày trong sợi ra. Mặt trên của sợi SE-SMA được áp dụng một tải trọng
Hình 2.1. Đầu dưới của mẫu được kẹp bằng giá đỡ, trong khi chuyển vị 15 mm với tốc độ kéo ra 1,0 mm/phút. Mặt dưới
sợi được kéo ra bằng bộ truyền động. Lực tác dụng được đo của mẫu thí nghiệm được đặt điều kiện biên với chuyển vị
bằng cảm biến lực nằm ở hệ thống phía trên. Độ dịch chuyển bằng không theo hướng kéo ra. Minh họa chi tiết về mô
của sợi là độ dịch chuyển của bộ truyền động và được ghi hình phần tử hữu hạn được trình bày trong Hình 3.1.
nhận bởi máy tính. Độ dịch chuyển được áp dụng trong quá
trình thử nghiệm, với tốc độ kéo ra là 1,0 mm/phút [5].

Hình 3.1: Mô hình FE của thí nghiệm kéo tụt
Đối với mô hình vật liệu, vữa xi măng được mô hình phá
hoại dẻo (CDP) được sử dụng xét tới phá hoại do nén và kéo
của vữa xi măng. Các giá trị thông số của mô hình CDP được
Hình 2.1: Hình dạng của mẫu thí nghiệm kéo tụt tham khảo theo các nghiên cứu trước đây, với mô-đun đàn
và cấu hình lắp đặt thí nghiệm kéo tụt hồi của vật liệu và các hệ
Đường cong ứng suất kéo tụt - độ trượt của ba mẫu thí số bao gồm: Góc giãn nở (ψ = 30 ), độ lệch tâm (e = 0,1),
0
nghiệm và giá trị trung bình của chúng được thể hiện ở Hình tỉ số cường độ nén (f ⁄ f ' = 1,16), tỉ lệ ứng suất kéo/nén
bo
c
2.2. Ở đây, ứng suất kéo tụt được xác định bằng cách chia lực (K = 0,667) và tỉ số nhớt 0,01 [6, 7]. Đường cong ứng suất -
c
kéo tụt cho diện tích mặt cắt ngang của sợi. Ứng suất kéo biến dạng nén của vữa xi măng được thể hiện ở Hình 3.2a và
tăng nhanh và đạt cực đại 68 MPa tại 1 mm, sau đó sợi bị tham số phá hoại nén (d ) được đưa vào mô hình dựa trên
c
tách ra khỏi ma trận vữa và tụt ra, khiến ứng suất giảm dần. công thức (1). Tương tự, đường cong ứng suất - biến dạng
kéo của vữa xi măng thể hiện ở Hình 3.2b và tham số phá
90
hoại kéo đưa vào mô hình được lấy theo công thức (2) [8].
80
(1)
70 Mẫu thí nghiệm #1 (2)
Ứng suất kéo tụt (MPa) 50 Mẫu thí nghiệm #3 50
Mẫu thí nghiệm #2
60
Gía trị trung bình
40
40
30
20
10 Cường độ chịu nén (MPa) 30
0 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 10
Độ trượt (mm)
Hình 2.2: Biểu đồ ứng suất kéo tụt - độ trượt thí nghiệm 0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14
kéo tụt sợi SE-SMA Biến dạng (mm/mm)

35