Thông số thí nghiệm và chương trình thí nghiệm- 123docz.net

3.3.1 Thông số thí nghiệm:

Mục đích của luận văn là nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến ứng xử của kính ghép cường lực chịu tải trọng uốn, nên các thông số được đưa ra như sau:

- Không đổi: chiều dài, chiều rộng của mẫu thí nghiệm là không đổi.

- Thay đổi: tổng chiều dày lớp PVB và chiều dày của lớp kính cường lực.

3.3.2 Chương trình thí nghiệm:

Sơ đồ thí nghiệm và kích thước mẫu thí nghiệm được dựa trên tiêu chuẩn EN 1288-3:2000 [9]. Sự thay đổi về chiều dày của kính ghép và chương trình thí nghiệm được thể hiện theo sơ đồ hình 3.5.

Hình 3.5 Chương trình thí nghiệm kính ghép 2 lớp.

3.4 Phương pháp thí nghiệm (sơ đồ uốn 4 điểm): 3.4.1 Mẫu thí nghiệm: 3.4.1 Mẫu thí nghiệm:

Kích thước mẫu thí nghiệm được nêu trong bảng 3.1 Bảng 3.1 Mẫu thí nghiệm.

Tên mẫu Kích thước (mm) Số lượng Dài x rộng Chiều dày

B…-2P-… 1100x360 8+1.52 (PVB)+8 7 B…-3P-… 1100x360 8+2.28 (PVB)+8 5 A…-2P-… 1100x360 12+1.52 (PVB)+12 3 A…-3P-… 1100x360 12+2.28 (PVB)+12 3

Mẫu thí nghiệm được cất trữ trong điều kiện nhiệt độ môi trương phòng thí nghiệm 270C280C ít nhất 1 ngày trước khi tiến hành thí nghiệm.

Hình 3.6 Cất trữ mẫu thí nghiệm tại phòng thí nghiệm.

3.4.2 Thiết bị thí nghiệm:

- Máy kéo nén vạn năng. - Hộp gia nhiệt.

- Máy vi tính.

- Camera quay phim và chụp hình chương trình thí nghiệm.

3.4.3 Quy trình thí nghiệm: 3.4.3.1 Sơ đồ thí nghiệm:

Hình 3.7 Phương pháp thí nghiệm uốn 4 điểm (EN 1288-3:2000). Trong đó: 1. Mẫu thí nghiệm 1100x360mm; 2. Gối gây uốn; 3. Gối đỡ;

Sơ đồ thí nghiệm được mô tả trong hình 3.7. Dải cao su dày 5mm được đặt giữa giữa gối và mẫu thí nghiệm để giữa kính và gối không bị trượt lên nhau trong quá trình thí nghiệm.

3.4.3.2 Tốc độ gia tải:

Các mẫu thí nghiệm được uốn ( theo tiêu chuẩn EN 1288-3:2000 [9]) với tốc độ không đổi là 20mm/min cho đến khi mẫu bị phá hoại. Vì thế, thiết bị thí nghiệm được đo chính xác để đảm bảo đạt được độ võng cần thiết của mẫu thí nghiệm khi gia tải.

Số liệu của lực và chuyển vị được ghi lại và hiển thị cùng thời điểm trên màn hình máy tính (Hình 3.8). Các mẫu thí nghiệm được nén cho đến khi tất cả các lớp kính bị phá hoại.

Hình 3.9 Hộp gia nhiệt.

3.4.3.3 Quy trình thí nghiệm:

Các mẫu thí nghiệm được gia nhiệt ở 1 mức nhiệt độ ổn định cần thí nghiệm, trong khoảng thời gian 2h. Sau đó, sẽ tiến hành gia tải cho đến khi mẫu phá hoại.

3.5 Kiểu phá hoại uốn của kính ghép: 3.5.1 Nhóm mẫu 8mm+2PVB+8mm: 3.5.1 Nhóm mẫu 8mm+2PVB+8mm:

3.5.1.1 Thông số của nhóm mẫu:

Bảng 3.2 Nhóm mẫu thí nghiệm 8mm+2PVB+8mm.

Tên mẫu Kích thước (mm) Số lượng Nhiệt độ thí nghiệm Dài x rộng Chiều dày

B01-2P-300C 1100x360 8+1.52 (2PVB)+8 2 300C

B02-2P-500C 1100x360 8+1.52 (2PVB)+8 2 500C

B03-2P-650C 1100x360 8+1.52 (2PVB)+8 1 650C

B04-2P-800C 1100x360 8+1.52 (2PVB)+8 2 800C 3.5.1.2 Ứng xử của các mẫu thí nghiệm trước và sau khi thí nghiệm:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.10 Mẫu B01-2P-300C.

b/ Mẫu B02-2P-500C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.12 Mẫu B02-2P-500C

Hình 3.13 Kiểu phá hoại của mẫu B02-2P-500C- mẫu bị phá hoại lớp kính dưới trước. c/ Mẫu B03-2P-650C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.14 Mẫu B07-2P-650C.

d/ Mẫu B04-2P-800C:

a) Trước khi thí nghiệm

b) Sau khi thí nghiệm Hình 3.15 Mẫu B04-2P-800C.

Hình 3.16 Kiểu phá hoại của mẫu B04-2P-800C- mẫu bị phá hoại do trượt giữa 2 lớp kính.

3.5.2 Nhóm mẫu 8mm+3PVB+8mm: 3.5.2.1 Thông số của nhóm mẫu: 3.5.2.1 Thông số của nhóm mẫu:

Bảng 3.3 Nhóm mẫu thí nghiệm 8mm+3PVB+8mm.

Tên mẫu Kích thước (mm) Số lượng Nhiệt độ thí nghiệm Dài x rộng Chiều dày

B05-3P-300C 1100x360 8+2.28 (3PVB)+8 1 300C

B06-3P-500C 1100x360 8+2.28 (3PVB)+8 1 500C

B07-3P-650C 1100x360 8+2.28 (3PVB)+8 1 650C

B08-3P-800C 1100x360 8+2.28 (3PVB)+8 1 800C 3.5.2.2 Ứng xử của các mẫu thí nghiệm trước và sau khi thí nghiệm:

a/ Mẫu B05-3P-300C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm.

Hình 3.18 Kiểu phá hoại của mẫu B05-3P-300C- mẫu bị phá hoại lớp kính dưới trước. b/ Mẫu B06-3P-500C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.19 Mẫu B06-3P-500C.

Hình 3.20 Kiểu phá hoại của mẫu B06-3P-500C– mẫu bị phá hoại lớp kính dưới trước. c/ Mẫu B07-3P-650C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.21 Mẫu B07-3P-650C.

Hình 3.22 Kiểu phá hoại của mẫu B07-3P-650C– mẫu bị phá hoại lớp kính dưới trước. d/ Mẫu B08-3P-800C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.23 Mẫu B08-3P-800C.

Hình 3.24 Kiểu phá hoại của mẫu B08-3P-800C - mẫu bị phá hoại do trượt giữa 2 lớp kính.

3.5.3 Nhóm mẫu 12mm+2PVB+12mm: 3.5.3.1 Thông số của nhóm mẫu: 3.5.3.1 Thông số của nhóm mẫu:

Bảng 3.4 Nhóm mẫu thí nghiệm 12mm+2PVB+12mm.

Tên mẫu Kích thước (mm) Số lượng Nhiệt độ thí nghiệm Dài x rộng Chiều dày

A01-2P-300C 1100x360 12+1.52 (2PVB)+12 1 300C

A02-2P-500C 1100x360 12+1.52 (2PVB)+12 1 500C

A03-2P-800C 1100x360 12+1.52 (2PVB)+12 1 800C 3.5.3.2 Ứng xử của các mẫu thí nghiệm trước và sau khi thí nghiệm:

a/ Mẫu A01-2P-300C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.25 Mẫu A01-2P-300C.

b/ Mẫu A02-2P-500C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.27 Mẫu A02-2P-500C.

c/ Mẫu A03-2P-800C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.29 Mẫu A03-2P-800C.

Hình 3.30 Kiểu phá hoại của mẫu A03-2P-800C - mẫu bị vỡ vụn.

3.5.4 Nhóm mẫu 12mm+3PVB+12mm: 3.5.4.1 Thông số của nhóm mẫu: 3.5.4.1 Thông số của nhóm mẫu:

Bảng 3.5 Nhóm mẫu thí nghiệm 12mm+3PVB+12mm.

Tên mẫu Kích thước (mm) Số lượng Nhiệt độ thí nghiệm Dài x rộng Chiều dày

A04-3P-300C 1100x360 12+2.28 (3PVB)+12 1 300C

A05-3P-500C 1100x360 12+2.28 (3PVB)+12 1 500C

A06-3P-800C 1100x360 12+2.28 (3PVB)+12 1 800C 3.5.4.2 Ứng xử của các mẫu thí nghiệm trước và sau khi thí nghiệm:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.31 Mẫu A04-3P-300C.

b/ Mẫu A05-3P-500C:

a) Trước khi thí nghiệm

b) Sau khi thí nghiệm Hình 3.33 Mẫu A05-3P-500C.

Hình 3.34 Kiểu phá hoại của mẫu A05-3P-500C– mẫu bị phá hoại lớp dưới trước. c/ Mẫu A06-3P-800C:

a) Trước khi thí nghiệm.

b) Sau khi thí nghiệm. Hình 3.35 Mẫu A06-3P-800C.

Hình 3.36 Kiểu phá hoại của mẫu A06-3P-800C– mẫu bị phá hoại lớp dưới trước rồi vỡ vụn.

 Nhận xét chung về kiểu phá hoại của kính ghép:

- Ở nhiệt độ 300C, mẫu bị phá hoại lớp dưới trước, sau đó mới bị phá hoại hoàn toàn cả 2 lớp kính, nhưng kính vỡ còn nguyên khối, không bị rớt rời rạc, giữa kính và PVB có sự trượt rất nhỏ (khoảng 0.1 mm).

- Ở nhiệt độ 500C, mẫu bị phá hoại lớp dưới trước, sau đó mới bị phá hoại hoàn toàn cả 2 lớp kính, kính vỡ cũng còn nguyên khối, nhưng cả tấm kính đã bị gãy ra thành vài mẫu nhỏ, có sự trượt giữa 2 lớp kính (khoảng 0.5 mm).

- Ở nhiệt độ 650C800C, sau khi bị võng xuống, mẫu bị phá hoại lớp dưới trước, sau đó mới bị phá hoại hoàn toàn cả 2 lớp kính, kính vỡ cũng còn nguyên khối, nhưng cả tấm kính đã bị gãy ra thành nhiều mẫu nhỏ, có sự trượt đáng kể giữa 2 lớp kính (đo được khoảng 0.8 – 1.3 mm). Với các mẫu kính ghép có lớp PVB càng dày thì các mảnh vỡ dính ít bị rời rạc hơn mà tạo thành các khối lớn hơn.

Hình 3.37 Sơ đồ phá hoại nứt do uốn của kính ghép a/300C, b/800C

3.6 Biểu đồ quan hệ P y mid:

3.6.1 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm 8mm+2PVB+8mm:

Hình 3.38 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm mẫu 8mm+2PVB+8mm.

3.6.2 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm 8mm+3PVB+8mm:

Hình 3.39 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm mẫu 8mm+3PVB+8mm.

u P  u P 

3.6.3 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm 12mm+2PVB+12mm:

Hình 3.40 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm mẫu 12mm+2PVB+12mm.

3.6.4 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm 12mm+3PVB+12mm:

Hình 3.41 Biểu đồ quan hệ P y mid của nhóm mẫu 12mm+3PVB+12mm.

u P  u P 

 Nhận xét chung:

- Quan hệ giữa P y mid cho đến khi mẫu phá hoại (P P u) hầu như tuyến tính. - Khi nhiệt độ càng tăng, ở nhiệt độ T 500C800C, độ dốc của đường biểu đồ

P-càng giảm (8%30%) so với trường hợp T 300C  Độ cứng giảm.

3.7 So sánh và nhận xét chung về kết quả thực nghiệm: 3.7.1 Biểu đồ quan hệ  0 3.7.1 Biểu đồ quan hệ  0 u P T C của 2 nhóm mẫu: Hình 3.42 Biểu đồ quan hệ lực  0 u P T C của 2 nhóm mẫu. - Nhận xét:

+ Với cùng chiều dày kính, khi tăng chiều dày lớp film PVB (hint) thì khả năng chịu lực tới hạn (Pu)của kính ghép không thay đổi nhiều (nhóm 8mm khi tăng hinttừ 2P lên 3P: 1,9% 6%; nhóm 12mm khi tăng hinttừ 2P lên 3P: 7%  15,8%).

+ Ở giai đoạn T 300C500C, khả năng chịu lực tới hạn (Pu) của kính ghép thay đổi rõ rệt tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ; còn ở giai đoạn T 500C800C, khả năng chịu lực tới hạn (Pu) của kính ghép ít thay đổi khi nhiệt độ biến động.

3.7.2Biểu đồ quan hệ  0

mid

y T C của 2 nhóm mẫu:

Hình 3.43 Biểu đồ quan hệ chuyển vị  0

mid

y T C của 2 nhóm mẫu. - Nhận xét chung:

+ Khi nhiệt độ tăng cao,độ võng của kính ghép có xu hướng tăng theo ( ở

T  C, với kính 8mm-2P: tăng 12,9%; với kính 12mm-2P: tăng 22%; với kính 12mm-3P: tăng 12%, so với độ võng của kính khi ở T 300C_.

+ Với cùng chiều dày kính, khi tăng chiều dày lớp film PVB thì độ võng của kính ghép thay đổi không rõ ràng.

3.7.3 Biểu đồ quan hệ P hu glass của 2 nhóm mẫu:

- Nhận xét:

+ So với kính 8mm, khi sử dụng kính 12mm (tăng chiều dày 0,5 lần) thì khả năng chịu lực của kính ghép tăng lên rất nhiều (1,41 – 1,76 lần) và tăng đều theo tất cả các điều kiện nhiệt độ.

3.7.4Biểu đồ quan hệ ymid hglass của 2 nhóm mẫu:

Hình 3.45 Biểu đồ quan hệ ymid hglass của 2 nhóm mẫu.

- Nhận xét:

+ So với kính 8mm, khi sử dụng kính 12mm (tăng chiều dày 0,5 lần), độ võng của kính ghép giảm xuống rõ rệt, đặc biệt với trường hợp 3P ở T 300C (12% - 16%) và các mẫu kính ghép có ứng xử tương tự nhau ở từng điều kiện nhiệt độ, giống nhau cho cả 2 nhóm 2P và 3P.

+ Khi T 300C, độ dốc đường biểu đồ cao hơn khi ở nhiệt độ T 500C và

T  C( ở T 300C, độ dốc đường biểu đồ: 12,6% 16,8%; ở T 500C và T 800C, độ dốc đường biểu đồ: 3,7%  8,3%).

3.7.5Biểu đồ quan hệ  0

m T C

  của 4 nhóm mẫu:

- Mô hình hồi qui được thực hiện trên chương trình Sigma plot v11.0.

- Ứng suất lớn nhất maxcủa mẫu thí nghiệm được xác định như sau: (dựa trên công thức SBVL)

Hình 3.47 Sơ đồ tính toán của mẫu thí nghiệm.

ax ax 3( 2 ) 2s b m Pm L L bG bh     (3.1) 2 3 4 s bG gL h    (3.2) Với: b - bề rộng mẫu thí nghiệm.

h - chiều dày mẫu thí nghiệm (bỏ qua chiều dày lớp PVB), h=h1+h2.

L - khoảng cách giữa 2 gối tựa.

59 g - lực trọng trường.

 - ứng suất lớn nhất của mẫu thí nghiệm uốn 3 điểm.

 - ứng suất do trọng lượng của mẫu thí nghiệm gây ra.

- trọng lượng riêng của kính.

- Nhận xét:

Nếu lấy T 300C làm nhiệt độ tham chiếu, khi nhiệt độ tăng lên T 500C, ứng suất lớn nhất (max) của kính ghép giảm rõ rệt (10.8% 27.9%) ; còn khi tăng từ nhiệt độ T 500C lên nhiệt độ T 800C, lấy T 500C làm nhiệt độ tham chiếu, ứng suất lớn nhất (max) của kính ghép không thay đổi nhiều (2.5 8.5%).

3.8 Kết luận về kết quả thí nghiệm:

- Nhìn chung, khi nhiệt độ càng tăng, độ cứng uốn của kính ghép giảm, dẫn đến độ võng của kính ghép có xu hướng tăng theo. Điều này giống với kết luận của Kinga Pankhardt [2].

- Ở giai đoạn T 300C500C, khả năng chịu lực tới hạn (Pu) của kính ghép thay đổi rõ rệt tương ứng với sự thay đổi nhiệt độ; còn ở giai đoạn T 500C800C, khả năng chịu lực tới hạn (Pu) của kính ghép ít thay đổi khi nhiệt độ biến động.

- So với kính 8mm, khi sử dụng kính 12mm (tăng chiều dày 0,5 lần) thì khả năng chịu lực tăng lên rất nhiều (>1,6 lần).

- Với cùng chiều dày kính, khi tăng chiều dày lớp film PVB (hint) (hay số lớp PVB) làm giảm ứng suất phá hoại max.

- Có xuất hiện hiện tượng trượt giữa các lớp của kính ghép khi nhiệt độ tăng dần (T 300C:0. 1mm; T 500C: 0.5mm; T 650C: 0.8mm; T 800C: 1.3mm). Hiện tượng này có thể do sự tách lớp (debonding) giữa kính và PVB hay giữa các lớp PVB với nhau, nhất là khi ở nhiệt độ cao (T 500C800C), mẫu thí nghiệm ở trong vùng nhiệt độ hoá dẻo (glass transition temperature) của PVB (Tg 400C1200C). Tóm lại, ở

nhiệt độ thường (T 300C) chuyển vị trượt giữa kính và PVB rất nhỏ và không đáng kể , giống như kết luận của T.Serafinavicius và cộng sự [5], nhưng ở các nhiệt độ cao hơn (T500C) nên xét đến ảnh hưởng trượt giữa các lớp kính trong khi mô hình PTHH để phân tích chính xác hơn ứng xử phi tuyến của kết cấu kính ghép chịu tải trọng uốn.

Chương : MÔ PHỎNG ỨNG XỬ KẾT CẤU KÍNH GHÉP

4.1 Giới thiệu về các phần mềm PTHH sử dụng:

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, sử dụng phần mềm PTHH là SJ MEPLA v3.5 và ANSYS v14.0.

4.1.1 Mục đích sử dụng phần mềm:

Trong phần này, việc mô phỏng ứng xử phi tuyến (do độ võng của mẫu thí nghiệm lớn hơn h/2) của kết cấu kính ghép cường lực được thực hiện bằng phần mềm SJ MEPLA v3.5, và ANSYS v14 với mục tiêu nhằm khảo sát những khía cạnh sau:

- Xác định độ võng lớn nhất, phân tích ứng suất của kết cấu kính ghép ở từng trường hợp nhiệt độ khác nhau.

- So sánh kết quả mô phỏng thu được với kết quả thí nghiệm và lý thuyết tính