I The workers and entrepreneurs of the recycling chain
Phương pháp tiếp xúc động không trơn
là một phương pháp rời rạc, có nhiều ưu điểm trong mô hình hóa kết cấu gạch đá. Bài báo giới thiệu nguyên lý cơ bản của phương pháp và một số ví dụ áp dụng trong lĩnh vực này.
Từ khóa: phương pháp Phần tử rời rạc, phương pháp tiếp xúc động, tiếp xúc động không trơn pháp tiếp xúc động, tiếp xúc động không trơn
Abstract
Non-smooth dynamic contact is one of discrete methods, which has advantages discrete methods, which has advantages in modeling masonry structures. The paper presents its fundamental principles and some examples of its application in the domain.
Key words: Discrete Element Method, Contact Dynamics Method, Non-Smooth Contact Dynamics Method, Non-Smooth Contact Dynamics
TS. Phan Thanh Lượng
Bộ môn Kết cấu Thép - Gỗ, Khoa Xây Dựng, Đại học Kiến Trúc Hà Nội Email: phanthanhluong@gmail.com ĐT: 0904197411
Ngày nhận bài: 28/5/2019 Ngày sửa bài: 31/5/2019 Ngày duyệt đăng: 05/5/2020
1. Đặt vấn đề
Kết cấu gạch đá là một loại kết cấu được sử dụng khá phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới, đặc biệt là rất nhiều các công trình cổ. Với mục đích bảo tồn các công trình lịch sử, cải tạo những công trình hiện có cũng như xây dựng mới các công trình, yêu cầu về mô hình hóa kết cấu gạch đá luôn được đặt ra. Từ trước đến nay đã có rất nhiều các nghiên cứu về lĩnh vực đã được thực hiện với các quy mô khác nhau. Các phương pháp được sử dụng chủ yếu hiện nay là phương pháp Phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM) và Phần tử rời rạc (Discrete Element Method - DEM). Trong nghiên cứu của mình, Giamundo [1] và cộng sự đã tiến hành đánh giá các thuật toán khác nhau trong mô hình hóa kết cấu gạch đá và đưa ra một số nhận xét:
- Các công trình lịch sử bằng kết cấu gạch đá thường có cường độ kém, điều đó gây khó khăn cho việc mô hình hóa.
- Cả FEM và DEM đều có thể sử dụng tốt cho mô hình hóa các kết cấu gạch có liên kết.
- Với kết cấu gạch đá có liên kết yếu, ứng xử cơ học của mạch vữa có tính chất quyết định, do đó khuyến nghị sử dụng DEM.
- Với kết cấu gạch đá có viên xây yếu, khi đó viên xây sẽ quan trọng, và DEM tỏ ra đáng tin cậy hơn.
- Cả FEM và DEM đều không thể được xem là tin cậy trong tất cả các trường hợp.
Như vậy, việc áp dụng DEM trong mô hình hóa kết cấu gạch đá là hoàn toàn phù hợp, nhất là trong trường hợp kết cấu có mạch vữa
yếu hoặc khối xây gạch đá không vữa. Trong họ các phương pháp rời rạc, phương pháp Tiếp xúc động không trơn (Non-Smooth Contact Dynamics - NSCD) có rất nhiều ưu thế về lĩnh vực này. Trong phần tiếp theo sẽ giới thiệu nguyên lý cơ bản, một số đặc điểm và ví dụ áp dụng phương pháp này trong mô hình hóa kết cấu gạch đá.
2. Phương pháp tiếp xúc động không trơn
Sự khác nhau cơ bản của các phương pháp rời rạc và các phương pháp liên tục là ở trạng thái của các phần tử. Trong các phương pháp liên tục (FEM, FDM, BEM,…),
Hình 1. Mô hình tiếp xúc giữa hai phần tử [4]
Hình 2. Quan hệ Signorini (trái) và định luật ma sát Coulomb (phải) [4]