Chương trình mô phỏng được xây dựng trên phần mềm Matlab dựa trên thuật toán đã đề xuất ở trên. Việc mô phỏng lan truyền sóng được thực hiện qua 4 mẫu khảo sát bao gồm: mẫu không có khuyết tật, mẫu có khuyết tật (vết nứt, lỗ trống) và mẫu có cốt thép.
2.3.1. Mẫu khảo sát
Các kết cấu công trình trong thực tế thường sử dụng hai vật liệu bê tông và cốt thép kết hợp với nhau, và cũng thường xuất hiện các vết nứt hoặc lỗ trống bên trong kết cấu bê tông. Vì vậy, bốn loại mẫu khảo sát khác nhau bao gồm mẫu chuẩn, mẫu có khuyết tật (vết nứt, lỗ trống) và mẫu có cốt thép được nghiên cứu trong Luận án này. Các mẫu khảo sát được thể hiện như ở Hình 2.3.
• Mẫu 1: Khối bê tông hình lập phương có kích thước 15x15x15cm3, các bề mặt của mẫu xem là các biên tự do.
• Mẫu 2: Khối bê tông hình lập phương có kích thước 15x15x15cm3, có một lỗ trống ở giữa đường kính 3cm. Các bề mặt của mẫu xem là các biên tự do, đường biên giữa mẫu và lỗ trống cũng được xem là biên tự do.
• Mẫu 3: Khối bê tông hình lập phương có kích thước 15x15x15cm3, có một thanh thép đường kính 3cm ở giữa mẫu. Biên liên kết giữa bê tông và thanh thép được xem là biên liên tục.
• Mẫu 4: Khối bê tông hình lập phương có kích thước 15x15x15cm3, vết nứt mở có bề rộng 2mm và dài 10cm. Biên giữa vết nứt và mẫu là biên tự do. Trong bài toán mô phỏng, đặc tính vật liệu bê tông được lấy cho đối tượng bê
tông sử dụng vật liệu phế phẩm là tro bay và bột đá. Các giá trị đặc tính của bê tông được đo đạc từ thực nghiệm (Chương 3) như sau: khối lượng riêng ρ=2320,3kg/m3, mô-đun đàn hồi Eb=3,51.104MPa, hệ số Poisson ν=0,2, các hệ số cản Rayleigh: =18962,25rad/s và β=1,65.10-7s/rad. Cốt thép có khối lượng riêng ρ=7800kg/m3, mô-đun đàn hồi E=2.105MPa, hệ số Poisson ν=0,3.
Bước không gian và bước thời gian được lấy thỏa mãn các Biểu thức (2.34) và (2.33): Bước không gian Δx=5mm và bước thời gian Δt=Δx/c (với c là vận tốc lan truyền sóng, c=4355m/s). Số bước thời gian thực hiện mô phỏng là 150 bước.
Hình 2.3. Hình dạng các mẫu khảo sát
Tại điểm phát sóng (xp=7,5cm; yp=0), kích thích một hàm chuyển vị hình sin theo thời gian. Giả thiết là chỉ kích thích chuyển vị theo phương y, khi đó các biểu thức chuyển vị tại điểm phát sóng theo thời gian bằng: qyp = q1 sin(ωt) . Trong đó q1
là biên độ sóng (q1=0,1mm), ω=2πf, nguồn phát sóng siêu âm có tần số trung tâm là f=54kHz.
Tín hiệu (chuyển vị) được thu nhận tại 3 điểm khác nhau nằm tại các tọa độ: Điểm 1: x=7,5cm; y=5cm; điểm 2: x=7,5cm; y=10cm; điểm 3: x =7,5cm; y=15cm (Hình 2.3).