Sự phục hồi Mullins effect trong cao su có độ cản cao

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Sự phục hồi Mullins effect trong cao su có độ cản cao trình bày việc so sánh về sự giảm phản ứng ứng suất của các mẫu thí nghiệm, sự phục hồi của Mullins effect còn được thể hiện thông qua ba tham số động lực: Biên độ ứng suất, hằng số hấp thụ năng lượng tương đương - hB và mô đun cắt tương đương

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sự phục hồi Mullins effect trong cao su có độ cản cao

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 SỰ PHỤC HỒI MULLINS EFFECT TRONG CAO SU CÓ ĐỘ CẢN CAO Nguyễn Anh Dũng Trường Đại học Thủy lợi, email: dung.kcct@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG cứu đối với ứng xử của các vật liệu cao su Việc sử dụng cách chấn đáy đã được [8]. Trong nghiên cứu này, sự phục hồi của chứng minh là một kỹ thuật rất hữu hiệu để Mullins effect trong các mẫu cao su có độ bảo vệ kết cấu công trình khỏi động đất. Có cản cao đã chất tải được nghiên cứu dưới các hai mục đích chính của của việc sử dụng các thí nghiệm tải tam giác. Kết quả thí nghiệm thiết bị cách chấn là nhằm dịch chuyển chu được phân tích dưới dạng ba tham số là ứng kỳ dao động riêng và hấp thụ năng lượng cho suất lớn nhất, hằng số hấp thụ năng lượng công trình [1]. Gần đây có gối cao su có độ tương đương và mô đun cắt tương đương của cản cao (high damping rubber bearings- cao su. HDRB) được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản do đặc tính hấp thụ năng lượng của chúng được 2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM gia tăng [2, 3]. Tuy niên cao su nói chung và 2.1. Mẫu thí nghiệm và máy thí nghiệm cao su có độ cản cao nói riêng được biết đến có đặc tính gọi là Mullins effect [4], đây là Mẫu thí nghiệm gồm 2 lớp cao su dày ứng xử mà ứng suất của gối bị mềm hóa sau 4mm có diện tích 25x25mm được dán chặt vòng chất tải đầu tiên và làm ứng xử vòng với 3 thanh thép tạo thành một khuôn mẫu đầu tiên rất khác các vòng còn lại. như hình 1. Các thí nghiệm này được được Trong các tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn tiến hành trên một máy thí nghiệm được điều hiện nay [5, 6], HDRB được mô tả dưới khiển bằng máy tính như Hình 2. dạng mô hình song tuyến tính, các tham số của mô hình này được xác định từ số liệu thí nghiệm trên các mẫu HDRB đã được chất tải trước để loại hiện tượng Mullins effect ra khỏi các ứng xử cơ học khác của HDRB (Mullins effect được cho rằng chỉ xuất hiện ở các mẫu cao su nguyên gốc và không xuất hiện trong các mẫu đã bị chất tải trước). Tuy nhiên đã có nghiên cứu trước đã chỉ ra, Mullins effect có khả năng phục hồi theo thời gian trong các mẫu đã được chất tải [7]. Sự phục hồi này có thể sẽ ảnh hưởng tới sự làm việc của hệ kết cấu có sử dụng HDRB khi chịu động đất. Mặc dù Mullins effect đã được nghiên cứu hơn 60 năm qua, nhưng nó vẫn được ghi nhận là một đặc tính khó khăn trong nghiên Hình 1. Mẫu thí nghiệm 57
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Hình 2. Máy thí nghiệm 2.2. Thí nghiệm chất tải tam giác (a) Sơ đồ chất tải bảo gồm 10 vòng tải dạng tam giác với biên độ chất tải là 100% được mô tả như Hình 3. Sẽ có ba mẫu được sử dụng trong thí nghiệm và cách thức thí nghiệm được tiến hành là tác dụng 10 vòng tải tam giác lên cả ba mẫu sau đó sẽ tác dụng lại 10 vòng tải này sau 1 ngày, 1 tuần và 3 tuần. Để cho dễ phân biệt sơ đồ chất tải của 2 lần được sẽ lệch nhau 1 giây trong Hình 3. (b) Hình 3. Vòng tải tam giác 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH THAM SỐ 3.1. Kết quả thí nghiệm (c) Hình 4 thể hiện phản ứng ứng suất thu Hình 4. So sánh ứng suất thu được từ thí được của thí nghiệm đầu tiên và thí nghiệm nghiệm ban đầu với thí nghiệm lặp lại sau: lập lại sau 1 ngày, 1 tuần và 3 tuần. (a) 1 ngày (b) 1 tuần (c) 3 tuần 58
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Từ Hình 4 cho thấy, biên độ ứng suất của 4. KẾT LUẬN thí nghiệm lập lại sau 1 tuần gần sát với biên Sự phục hồi của Mullins effect trong cao độ ứng suất của thí nghiệm đầu tiên, điều này su có độ cản cao được nghiên cứu thông qua ngụ ý là Mullins effect có thể phục hồi gần một loạt các thí nghiệm chất tải dạng tam như hoàn toàn sau 1 tuần. Sự sai khác giữa giác. Các kết quả thí nghiệm cho thấy sự hai thí nghiệm giảm dần khi so sánh từ thí phục hồi này xảy ra ngay sau một ngày chất nghiệm sau 1 ngày, sau 1 tuần và sau 3 tuần, tải và sau ba tuần thì sự phục hồi này vẫn điều này thể hiện sự phục hồi theo thời gian diễn ra. Điều đó cho thấy sự hồi phục của của Mullins effect. Mullins effect diễn ra rất nhanh nhưng trong 3.2. Phân tích kết quả thí nghiêm một thời gian dài nó vẫn chưa kết thúc. Trong nghiên cứu này, ngoài so sánh về sự Ngoài ra sự phục hồi này của Mullins effect giảm phản ứng ứng suất của các mẫu thí còn được thể hiện thông qua ba tham số là tỷ nghiệm, sự phục hồi của Mullins effect còn số ứng suất lớn nhất, hằng số hấp thụ năng được thể hiện thông qua ba tham số động lực: lượng tương đương, và mô đun cắt tương biên độ ứng suất, hằng số hấp thụ năng lượng đương của cao su. Kết quả cho thấy sau một tương đương - hB và mô đun cắt tương đương ngày các tham số này đã hồi phục hơn 80%, - GB. Trong đó biên độ ứng suất được xác tuy nhiên sau ba tuần thì các tham số vẫn chưa định là giá trị ứng suất trong từng thí nghiệm, hồi phục hoàn toàn và đạt trên 90%. hB được xác định thông qua công thức (1) và 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Geq được xác định thông qua công thức (2). ΔW [1] Yoshida, J., Abe, M., Fujino, Y. Constitutive hB = (1) model of high-damping rubber materials. 2π W Journal of engineering mechanics, 130(2), Trong đó ΔW là năng lượng hấp thụ trong 1 129-141 (2004). chu trình, W là năng lượng biến dạng đàn hồi. [2] Yamamoto, M., Minewaki, S., Yoneda, H., + − Higashino, M. Nonlinear behavior of τ max − τ max high damping rubber bearings under Geq = + − (2) γ max − γ max horizontal bidirectional loading: full scale tests and analytical modeling. Earthquake + Trong đó τ max và τ max là ứng suất cắt − Engineering & Structural Dynamics, 41(13), + − 1845-1860 (2012). dương và âm lớn nhất, γ max và γ max là biến [3] Nguyen, D.A., Dang, J., Okui, Y., Amin, dạng cắt dương và âm lớn nhất tương ứng A.F.M.S., Okada, S., Imai, T. “An improved trong 1 chu trình. rhe-ology model for the description of the Bảng 1 thể hiện sự phục hồi của các tham rate-dependent cyclic behavior of high số này. Ba tỷ số này được so sánh giữa các damping rub-ber bearings”. Soil Dynamics giá trị của thí nghiệm đầu tiên và thí nghiệm and Earthquake Engineering, 77, 416-431 lặp lại sau các khoảng thời gian đã nói ở trên. (2015). Sau 1 ngày cả ba tham số đều phục hồi hơn [4] Mullins L. Softening of rubber by 80% và sau ba tuần thì đều trên 90%. deformation. Rubber Chemistry and Technology, 42, 339-362 (1969). Bảng 1. Sự phục hồi của các tham số [5] American association of state highways and Tỷ lệ phục hồi Một Một transportation officials-AASHTO. 3rd Ba tuần Edition. Washington DC: Guide (%) ngày tuần Specification for Seismic Isolation Design Tỷ số ứng suất 88.90 94.81 97.43 (2010). hB 82.69 84.50 90.34 [6] Japan road association-JRA: Specifications Geq 86.64 97.98 98.64 for highway bridges. Part V: seismic design. Tokyo: Maruzen (2004). 59