Page 65 - Tạp chí Giao thông Vận Tải - Số Tết Dương Lịch

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Tập 6 4
Tập 64
Số 12/2024 (748)
Trong đó: N - Số chu kỳ mỏi ứng với tiêu chí phá hủy
f
quy ước của hỗn hợp BTN; ε - Biến dạng tại thời điểm phá
t
hủy mỏi; σ - Ứng suất tại thời điểm phá hủy mỏi; A, B, C, D
t
- Các thông số phù hợp.
Phương trình (4) và (5) lần lượt mô tả các ứng xử mỏi
khác nhau của hỗn hợp BTN trong điều kiện khống chế
biến dạng và ứng suất. Quan hệ giữa số chu kỳ mỏi và mức
độ biến dạng hoặc ứng suất tuân theo quy luật hàm mũ.
Để cải thiện độ chính xác của mô hình, Monismith đã đưa
Hình 2.5: Sơ đồ minh họa tiêu chí năng lượng [7, 8] tham số mô-đun độ cứng (S) vào phương trình (4), từ đó
Tỷ lệ năng lượng (ER), được tính như sau [7]. cho phép dự báo giới hạn mỏi của các hỗn hợp BTN có tính
iW chất cơ học khác nhau. Mô hình độ bền mỏi được cập nhật
ER = 0 (2)
W i như sau [11].
Trong đó: W - Năng lượng tiêu hao ban đầu; W - Năng  1   1  C (6)
B
A
i
o
lượng tiêu hao ở lần lặp lại tải thứ i. N f =   t ε    S  

Tỷ lệ năng lượng tiêu hao (DER), được tính như sau [8]. Việc nghiên cứu về ứng xử mỏi của hỗn hợp BTN đã đạt
∑ i W j (3) được những tiến bộ đáng kể. Ngày càng nhiều yếu tố ảnh
DER = j= 1 hưởng đến độ bền mỏi được xác định và tích hợp vào các
i W
Trong đó: W - Năng lượng tiêu hao ở lần lặp lại tải thứ i; mô hình dự báo. Van Dijk là người đầu tiên đưa tham số góc
i
W - Năng lượng tiêu hao ở lần lặp lại tải thứ j. pha (δ) vào mô hình độ bền mỏi, điều này đã làm tăng độ
j
Năng lượng tiêu hao có thể được đo lường chính xác chính xác của mô hình [12].
bằng các thiết bị đo lường năng lượng cơ học. Tiêu chí này  1  B
cung cấp cái nhìn toàn diện về tình trạng của vật liệu, từ N =    (7)
A

f
giai đoạn khởi điểm đến giai đoạn hư hỏng nghiêm trọng.  ε t S sin ( ) δ 
Tuy nhiên, đo lường năng lượng tiêu hao yêu cầu các thiết Nhiệt độ được xem là một trong những yếu tố quan
bị và kỹ thuật phức tạp, có thể không phù hợp cho việc trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình lão hóa và mỏi của hỗn
kiểm tra nhanh hoặc tại hiện trường. hợp BTN. Để xác định ảnh hưởng của nhiệt độ lên độ bền
Các giá trị giới hạn mỏi xác định từ các tiêu chí này có xu mỏi, nhiều mô hình dự báo đã được phát triển. Trong đó,
hướng khác nhau, nhưng có thể cho thấy mối tương quan phương trình (8) do Cheng cùng các nhà nghiên cứu khác
với nhau. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng giới hạn mỏi đề xuất đã được chứng minh là có khả năng mô tả chính xác
của hỗn hợp BTN xác định dựa trên tiêu chí giảm độ cứng ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền mỏi của nhiều loại hỗn
50% có mối quan hệ tuyến tính tốt với kết quả từ tiêu chí hợp BTN và trong các điều kiện thử nghiệm khác nhau [4].
NM, giới hạn mỏi theo tiêu chí giảm độ cứng 50% thường  B
thấp hơn so với tiêu chí NM [4,9]. Witczak đã so sánh giới hạn N =  1   e CT (8)
A
f
mỏi của hỗn hợp BTN theo tiêu chí giảm độ cứng 50% với  ε t 
tiêu chí năng lượng tiêu hao [10]. Nghiên cứu chỉ ra rằng giới Trong đó: T - Nhiệt độ.
hạn mỏi theo tiêu chí giảm độ cứng 50% lớn hơn so với tiêu Dựa trên nền tảng của phương trình (11), Cheng đã mở
chí năng lượng tiêu hao. Hỗn hợp BTN được đánh giá phá rộng mô hình độ bền mỏi bằng cách đưa thêm tham số thời
hủy do mỏi theo tiêu chí năng lượng tiêu hao chỉ giảm độ gian nghỉ (RP) vào phương trình (8). Mô hình cải tiến này được
cứng 30% thay vì 50%. Ngoài ra, việc lựa chọn tiêu chí phá trình bày dưới dạng phương trình (9), cho phép dự báo giới
hủy mỏi còn phụ thuộc vào loại hỗn hợp BTN. Tiêu chí giảm hạn mỏi của hỗn hợp BTN dưới tác động kết hợp của các yếu
độ cứng 50% không áp dụng cho hỗn hợp BTN biến tính tố như biến dạng, nhiệt độ và thời gian nghỉ [13].
polyme, vì loại hỗn hợp này khó có thể giảm mô-đun 50%  1  B
A
ngay cả khi chu kỳ tải rất cao. Ngược lại, tiêu chí NM được ưa N =   e CT + . D RP (9)
f
chuộng hơn đối với hỗn hợp BTN biến tính polyme.  ε t 
Các thông số liên quan đến cơ chế phá hủy của hỗn
3. CÁC MÔ HÌNH ĐỘ BỀN MỎI hợp BTN đã được tích hợp vào các mô hình độ bền mỏi để
Giới hạn mỏi là yếu tố quan trọng để đánh giá độ bền nâng cao độ chính xác. Cụ thể, các chỉ số như mật độ công
của hỗn hợp BTN. Khi đã xác định được giới hạn này, các phá hủy nứt và năng lượng phá hủy nứt đã được sử dụng
nhà khoa học xây dựng các mô hình toán học để dự đoán rộng rãi [14, 15].
khả năng chịu mỏi của BTN dưới tác động của tải trọng  1  B
C
A
trùng phục. Các mô hình mỏi đầu tiên cho hỗn hợp BTN đã N =  ε  FWD h D (10)
f
được phát triển vào những năm 1960 [1].  t  B
 1  B N f =   1   FE (11)
C
A
A
f N =   (4)  ε t 
 ε t 
 1  D Trong đó: FWD - Mật độ công phá hủy nứt; FE - Năng
N f = C   (5)
 t σ  lượng phá hủy nứt; h - Độ dày lớp BTN.
64