2.5. Thực nghiệm kiểm chứng
2.5.7. Thí nghiệm xác định đáp ứng động lực học của tấm composite đặt
trên nền biến dạng chịu tác dụng của khối lượng di động
a) Chuẩn bị thí nghiệm
Để đo gia tốc dao động tại vị trí nào đó thuộc tấm, tiến hành gắn đầu đo gia tốc cố định tại điểm cần đo bằng keo dán chuyên dụng. Đầu đo gia tốc hình trụ, tuỳ theo phương cần xác định gia tốc, đầu đo gia tốc được gắn vào kết cấu sao cho phương trục đầu đo trùng với phương cần đo gia tốc. Trong nội dung thí nghiệm này, đầu đo gia tốc gắn vào ba vị trí số 2, 4 và 5 của tấm, hướng trục đầu đo vng góc với mặt trung bình tấm.
Dưới tác dụng của tải trọng, tấm dao động và đầu đo gia tốc dao động theo, tín hiệu đáp ứng gia tốc theo thời gian được truyền về máy tính xử lý. Kết quả mỗi lần đo, tương ứng với một đầu đo có được bộ số liệu thể hiện đáp ứng gia tốc theo thời gian của vị trí trên kết cấu mà tại đó gắn đầu đo gia tốc.
Để đo biến dạng tại một điểm theo phương nào đó của tấm composite, tiến hành dán tấm điện trở đo biến dạng tại vị trí đó, cạnh dài của tấm điện trở theo phương cần đo. Dưới tác dụng của tải trọng di động, tấm bị biến dạng, làm cho tấm điện trở dính bám tuyệt đối vào tấm cũng biến dạng theo, tín hiệu cơ học được truyền thành tín hiệu điện và truyền về máy tính xử lý tín hiệu của máy đo, kết quả có được bộ số liệu đáp ứng biến dạng tại điểm đo theo thời gian. Trong thí nghiệm, tác giả bố trí đo tại 5 điểm (1-5) như Hình 2.54.
10 80 81 149 50,5 25,5 23,5 6,5 22,8 1 2 3 4 5 8
Hình 2.54. Đánh dấu các vị trí gắn cảm biến gia tốc và tấm điện trở đo biến dạng
b) Tiến hành thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm đo dao động và biến dạng của tấm với khối lượng di động 5,25 kgm được tạo từ xe đặt quả cân chuyển động nhờ mô tơ kéo xe động cơ quay với tốc độ không đổi, được vận tốc của khối lượng là V 1,47 m/s, chuyển động dọc đường thẳng chính giữa tấm, song song với cạnh dài của tấm.
Hình 2.55. Cơng tác chuẩn bị thí nghiệm
Hình 2.57. Gia tốc tại các điểm đo theo thời gian của một lần đo
Hình 2.58. Biến dạng tại các điểm đo theo thời gian của một lần đo
Tác giả tiến hành thí nghiệm với 10 lần đo, kết quả thí nghiệm sau khi được trích xuất từ phần mềm của máy đo dao động được tác giả xử lý theo lý thuyết phân tích số liệu thí nghiệm. Để thu được đáp ứng chuyển vị của tấm, từ các kết quả đo gia tốc đã được xử lý, sử dụng lý thuyết tích phân đồ thị hai lần ta được kết quả chuyển vị theo phương đứng (vng góc với mặt phẳng tấm) tại các điểm đo.
Sử dụng chương trình tính tốn lý thuyết được thiết lập ở trên với các thơng số về kích thước hình học tấm, thơng số vật liệu và tải trọng của mơ hình thí nghiệm. Hệ số nền biến dạng được tác giả tra theo TCVN 10907:2015 [23] với trường hợp nền cát hạt vừa, khi đó lấy
3
1 s 140 MN/m , 2 10% .1
k k k k
Kết quả thí nghiệm được so sánh với kết quả tính tốn lý thuyết đối với mơ hình thí nghiệm như trong Bảng 2.3, Hình 2.59, Hình 2.60.
Bảng 2.3. So sánh giá trị chuyển vị các điểm đo với m=5.25kg
Ðại lượng so sánh Lý thuyết nghiệm Thí Sai số
Chuyển vị đứng lớn nhất điểm 2 (m) 0.0052 0.0066 21.21% Chuyển vị đứng lớn nhất điểm 4 (m) 0.0122 0.0148 17.56% Chuyển vị đứng lớn nhất điểm 5 (m) 0.0046 0.0057 19.29%
Hình 2.60. Chuyển vị thẳng đứng điểm đo số 4
Từ kết quả so sánh cho thấy, giữa kết quả tính tốn bằng lý thuyết và thí nghiệm với chuyển vị tại điểm 4 là 17,56%. Dạng các đường đáp ứng giữa thí nghiệm và tính tốn bằng lý thuyết có sự tương đồng nhất định, mặc dù sai số khá lớn. Sai số này theo tác giả có thể do sự mơ hình hóa khơng hết các điều kiện thực tế như: nhiệt độ môi trường, độ nhấp nhô mặt phẳng cát (nền), sai số do quá trình đo các đại lượng đặc trưng, sai số thiết bị đo và kỹ năng của kỹ thuật viên và q trình tích phân đồ thị gây sai số tích lũy. Tuy nhiên theo tác giả kết quả so sánh thí nghiệm và tính tốn lý thuyết có thể chấp nhận được.