cao hơn nhiệt độ của môi trường. Những thí nghiệm yêu cầu tiến hành ở nhiệt độ thấp thì mẫu thí nghiệm sẽ được giữ lạnh bằng nước đá đang tan (nhiệt độ 50C) trong thời gian tối thiểu là 2h (xem hình 2.9), hay bằng tủ lạnh (nhiệt độ 150C) trong thời gian tối thiểu là 24 h.
2.2.2 Sơ đồ tổng thể và nguyên lý hoạt động của hệ thống thiết bị thí nghiệm Sơ đồ tổng thể của hệ thống thiết bị được thể hiện theo chu trình hoạt động như trong hình vẽ 2.10.
Các đặc tính của các thiết bị sử dụng trong hệ thống
Máy vi tính :
− Hãng sản xuất : COMPAC - Nhật Bản
− Chức năng : Điều khiển hoạt động của PLC để
1. Đóng mở van khí theo chu kỳ trong chương trình lập sẵn thoả mãn các thông số thí nghiệm.
Hình 2.9 : Điều chỉnh nhiệt độ mẫu ở 50C
van PLC
Khuyếch
đại ADC
2. Thu nhận các số liệu về lực tác dụng và chuyển vị tương ứng, lưu trữ số liệu, xử lý số liệu nhờ chương trình lập sẵn, cung cấp các bảng số liệu báo cáo và biểu đồ.
Bộ PLC (6) (xem hình 2.6)
− Hãng sản xuất : Melsec FX 16MR Mitsubishi - Nhật Bản
− Chức năng : Điều khiển đóng mở van khí theo chu kỳ
Van
− Hãng sản xuất : Festo - Đức
− Chức năng : Cho khí nén vào xi lanh làm cho piston dịch chuyển tạo tải trọng được truyền qua tấm gia tải tác dụng lên mẫu.
Bộ khuyếch đại
− Hãng sản xuất : SDA-930C - Nhật Bản
− Chức năng : Khuyếch đại tín hiệu đo lực và chuyển vị để đưa vào bộ chuyển đổi.
Bộ chuyển đổi ADC
− Hãng sản xuất : ADC - 8 kênh - 12 bit - Đức
− Chức năng : Chuyển đổi tín hiệu điện tử từ đầu đo sang tín hiệu số.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Máy tính điều khiển hoạt động của PLC theo chương trình lập sẵn. Khi PLC hoạt động sẽ đóng mở van khí theo chu kỳ xác định. Van khí mở đẩy piston hoạt động tạo lực tác dụng lên mẫu.
Trị số lực tác dụng và chuyển vị tương ứng được theo dõi và đưa qua bộ khuyếch đại vào bộ chuyển đổi ADC. Tín hiệu sau chuyển đổi là tín hiệu số được đưa vào máy tính nhờ phần mềm lấy số liệu. Số liệu thu được đưa vào chương trình xử lý ra được kết quả thí nghiệm là giá trị tải trọng tác dụng, giá trị chuyển vị đàn hồi tức thời, giá trị chuyển vị đàn hồi tổng của mỗi lần tác dụng của tải trọng lặp cho mỗi đầu đo chuyển vị. Ngoài ra, giá trị chuyển vị tích luỹ qua 120 lần tác dụng lặp được tính toán và ghi lại. Theo sơ đồ tổng thể, có thể thấy chu trình điều khiển thiết bị thí nghiệm được xuất phát từ máy
tính và sau đó kết quả được ghi lại vào máy tính. Trong quá trình làm thí nghiệm, biểu đồ lực và biến dạng tương ứng được hiển thị trên màn hình máy tính như hình 2.11. Đồ thị hiển thị trong quá trình thí nghiệm là đồ thị vẽ trực tiếp từ tín hiệu số được đưa vào máy tính.
2.2.3 Chương trình điều khiển, ghi nhận số liệu
Chương trình điều khiển và ghi số liệu được thực hiện bằng ngôn ngữ Delphi có thể điều khiển tải trọng tác dụng theo các chu kỳ như thể hiện trong bảng 2.8. Số liệu lực tác dụng và biến dạng tương ứng có được từ các đầu đo biến dạng, được đưa qua hệ thống khuyếch đại và bộ chuyển đổi vào máy tính dưới dạng tín hiệu số. Chương trình điều khiển ghi nhận số liệu được đưa vào phụ lục 3. Thuật toán của chương trình điều khiển và thu số liệu thể hiện trong hình 2.12
Hình 2.11 : Đồ thị lực và chuyển vị hiển thị trên màn hình máy tính
Hình 2.12: Sơ đồ khối chương trình điều khiển và ghi số liệu S Đ S Đ Đ S Đ S Đ S Đ S S Đ Begin ESC Thử Điều khiển mô đun thử Mô đun 1 Mô đun 2 Mô đun 3 Mô đun 4 Mô đun5
Điều khiển, ghi mô đun 1
Điều khiển, ghi mô đun 2
Điều khiển, ghi mô đun 3
Điều khiển, ghi mô đun 4
Điều khiển, ghi mô đun 5
2.2.4 Chương trình xử lý số liệu
Dãy số liệu ghi được là các trị số tải trọng tác dụng và chuyển vị dọc của mẫu trong thời gian thí nghiệm gồm 120 chu kỳ lực tác dụng. Giá trị tải trọng tác dụng là trị số lớn nhất trong một chu kỳ, tương ứng với giá trị cực đại của đồ thị biểu diễn lực. Chuyển vị đàn hồi tức thời là chuyển vị đàn hồi xác định ngay sau khi dỡ tải. Chuyển vị đàn hồi tổng cộng là chuyển vị đàn hồi của mẫu xác định trước khi bắt đầu chu kỳ gia tải tiếp sau, nghĩa là có một khoảng thời gian để phát triển chuyển vị đàn hồi là thời gian nghỉ của chu kỳ gia tải.
Trị số chuyển vị đứng đo được có thể có sai khác do hiện tượng mẫu cùng với khung gia tải bị rung khi chịu tác dụng cuả tải trọng xung. Trong quá trình lấy số liệu, chúng tôi đã áp dụng một số phương pháp để tránh được sai số do hiện tượng rung của mẫu và khung gia tải. Có hai trường hợp có thể nhận thấy khi có hiện tượng rung. Trường hợp 1 là mẫu có chuyển động nảy lên sau khi bị biến dạng lún xuống do tác dụng của tải trọng. Hiện tượng này có thể khắc phục bằng cách lấy trị số chuyển vị đàn hồi tức thời là chuyển vị của mẫu khi chịu tải trọng cực đại đến sau khi tải trọng không tác dụng một khoảng bằng 1/4 thời gian nghỉ và lấy trị số trung bình cộng của 5 giá trị điểm lân cận quanh thời điểm này. Chuyển vị đàn hồi tổng cộng như đã biết là chuyển vị của mẫu khi chịu tải trọng cực đại đến khi chuẩn bị bắt đầu chu kỳ gia tải sau cũng là được định nghĩa là thời điểm 3/4 của thời gian nghỉ của chu kỳ và cũng lấy trị số trung bình của 5 giá trị điểm lân cận. Trường hợp 2 là hiện tượng chuyển vị ở hai vị trí đo không đều do tải trọng tác dụng không hoàn toàn đúng tâm gia tải. Hiện tượng này đã được hạn chế một phần nhờ thiết bị gia tải và mặt trên của khung kẹp mẫu đều được chế tạo dạng hình chỏm cầu khít vào nhau, và khắc phục hoàn toàn bằng cách gắn hai đầu đo chuyển vị ở hai phía đối diện nhau và lấy giá trị trung bình cộng của hai đầu đo chuyển vị.
Chương trình xử lý số liệu bao gồm các bước: mở file số liệu số và chuyển đổi các tín hiệu số về lại giá trị của tín hiệu điện tính bằng vôn của các đầu đo; ghi vào file số liệu lưu trữ ; mở file số liệu lưu trữ giá trị tín hiệu điện tính bằng vôn của các đầu đo, chuyển đổi thành các giá trị lực (kN) và biến dạng (mm) nhờ hệ số xác định trong quá trình hiệu chỉnh các đầu đo (xem bảng 2.9 và 2.10). Các số liệu trong file lưu trữ được sắp xếp theo dạng ma trận gồm 3 cột và số hàng phụ thuộc vào thời gian. Cột 1 tương ứng với các tín hiệu số từ đầu đo lực, 2 cột sau tương ứng với các tín hiệu từ 2 đầu đo chuyển vị. Số hàng thể hiện số các giá trị tín hiệu được ghi theo thời gian là 100 số liệu cho 1 giây cho mỗi đầu đo. Các giá trị của lực tác dụng và chuyển vị tương ứng của 5 chu kỳ tác dụng lực cuối cùng sẽ được lấy bằng cách chia và lấy các giá trị tương ứng trong ma trận số liệu đã chuyển đổi. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ Pascan theo sơ đồ thuật toán như trong hình 2.13. Nội dung chương trình được đưa vào phụ lục 3.