CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SỐ
3.6 Bài toán 6: Phân tích ứng xử động của vật thể và điểm tương tác khi thay đổi giá trị khối lượng vật thể
thay đổi giá trị khối lượng vật thể
Bài toán này khảo sát ảnh hưởng của các giá trị khối lượng của vật thể thay đổi theo quy luật m = nx(4,1x103) kg, với n = 1 ÷ 5, đến ứng xử động của vật thể và điểm tương tác. Các biểu đồ dưới đây (Hình 3.13 đến Hình 3.15) sẽ thể hiện sự thay đổi của khối lượng vật thể tại trục hoành và đơn vị được thể hiện là (x4,1x103 kg).
Ngoài ra: vận tốc vật thể có giá trị v = 180 km/h (hay v = 50 m/s) không đổi; biên độ nhấp nhô mặt nền được tăng từ at = 0,05 mm đến at = 4 mm; độ cứng lớp nền 2 và 3 lần lượt là ks= 4,5x109 N/m2 và kb= 3,0x108 N/m2. Các thông số đầu vào của
Kết quả phân tích số 53
bài toán được tóm tắt trong Bảng 3.11. Các thông số có liên quan khác được lấy theo các thông số đầu vào như đã nêu ở đầu Chương 3.
Bảng 3.11. Tóm tắt các thông số của Bài toán 6
Khối lượng thay đổi của vật thể Vận tốc vật thể Biên độ nhấp nhô
mặt nền
Độ cứng lớp nền thứ 2 & 3
m = nx(4,1x103)kg với n = 1 ÷ 5
v = 180 km/h
(hay v = 50 m/s)
Thay đổi
từ at = 0,05 mm đến at = 4,0 mm
ks= 4,5x109 N/m2
kb= 3,0x108 N/m2
Hình 3.13 đến Hình 3.15 trình bày các biểu đồ thể hiện lần lượt sự thay đổi
giá trị lớn nhất của chuyển vị ymid điểm tương tác và của chuyển vị u vật thể chuyển động cũng như giá trị lớn nhất của hệ số khuếch đại động DAF tương ứng với các
giá trị khối lượng m khác nhau của vật thể (được thể hiện ở trục hoành) và tương
ứng với từng giá trị khảo sát của biên độ nhấp nhô mặt nền at (được thể hiện ở từng biểu đồ). Các biểu đồ được vẽ dựa trên các giá trị âm lớn nhất (hướng xuống) đối với chuyển vị ymid và u; và dựa trên các giá trị dương lớn nhất đối với hệ số DAF.
Hình 3.13. Chuyển vị lớn nhất ymid thay đổi theo khối lượng m của vật thể
Kết quả phân tích số 54
Hình 3.14. Chuyển vị lớn nhất u thay đổi theo khối lượng m của vật thể
Hình 3.15. Hệ số DAF lớn nhất thay đổi theo khối lượng m của vật thể
Kết quả phân tích số 55
Các biểu đồ chuyển vị lớn nhất ymid tại điểm tương tác ứng và chuyển vị lớn nhất u của vật thể với các giá trị thay đổi của khối lượng m của vật thể và ứng với từng giá trị khảo sát của biên độ nhấp nhô mặt nền at được thể hiện trên Hình 3.13 và Hình 3.14 cho thấy khi khối lượng của vật thể tăng lên thì các chuyển vị lớn nhất
của ymid và u nhìn chung cũng tăng tương ứng; tuy nhiên, do ảnh hưởng của ứng xử động nên quy luật này không phải là được tuân thủ hoàn toàn, đặc biệt là khi khối lượng vật thể chưa đủ lớn và khi biên độ nhấp nhô mặt nền càng tăng. Trong các khoảng tăng khối lượng vật thể từ m = 1x(4,1x103)kg đến m = 3x(4,1x103)kg đối
với biểu đồ chuyển vị lớn nhất ymid và từ m = 1x(4,1x103)kg đến m = 2,5x(4,1x103) kg đối với biểu đồ chuyển vị lớn nhất u, các chuyển vị đang được khảo sát vừa có khoảng tăng vừa có khoảng giảm và các khoảng tăng, giảm này được thể hiện càng rõ rệt hơn khi biên độ nhấp nhô mặt nền tăng dần đến giá trị at = 4,0 mm. Tuy nhiên, trong các khoảng tăng sau đó bắt đầu từ m = 3x(4,1x103)kg đối với biểu đồ chuyển vị lớn nhất ymid và bắt đầu từ m = 2,5x(4,1x103)kg đối với biểu đồ chuyển vị lớn nhất u, toàn bộ các chuyển vị này đều có sự tăng tương ứng theo quy luật gần như tuyến tính và khi biên độ nhấp nhô mặt nền at càng nhỏ hoặc khi khối lượng m càng tăng thì sự tăng của các chuyển vị này càng theo quy luật tuyến tính rõ rệt hơn.
Đặc biệt khi at = 0,05 mm (mặt nền gần như trơn) thì các chuyển vị lớn nhất của
ymid và u đều tăng theo quy luật tuyến tính với mọi khoảng tăng khối lượng vật thể từ m = 1x(4,1x103)kg đến m = 5x(4,1x103)kg hoặc cao hơn.
Với các biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hệ số khuếch đại động DAF lớn nhất ứng với các giá trị thay đổi của khối lượng m của vật thể và ứng với từng giá trị khảo sát của biên độ nhấp nhô mặt nền at được thể hiện trên Hình 3.15 cho thấy quy luật thay đổi của hệ số DAF là rõ rệt, thể hiện qua việc khối lượng vật thể càng tăng thì hệ số DAF càng giảm và mức độ giảm này càng nhanh khi biên độ nhấp nhô mặt nền càng lớn (mặt nền càng không hoàn hảo) cũng như càng chậm khi mặt nền càng
hoàn hảo và khi mặt nền gần như trơn (at = 0,05 mm) thì hệ số DAF hầu như không thay đổi ứng với các giá trị thay đổi của khối lượng m của vật thể. Qua kết quả đạt được từ Bài toán 6 cho thấy, về mặt kỹ thuật, việc thay đổi khối lượng m của vật thể theo chiều hướng tăng có một số ưu và khuyết điểm: Ngoài ảnh hưởng bất lợi của
Kết quả phân tích số 56
việc làm cho chuyển vị mặt nền tại điểm tiếp xúc cũng như chuyển vị của bản thân vật thể chuyển động càng tăng lên, việc tăng khối lượng vật thể sẽ mang lại hiệu quả rất cao, làm giảm hệ số khuếch đại động DAF với mức độ giảm càng nhanh khi độ không hoàn hảo mặt nền càng tăng. Điều này cho thấy khi vật thể chuyển động trong điều kiện mặt nền càng không tốt (độ nhấp nhô càng cao) với tốc độ cao thì việc tăng khối lượng vật thể là một giải pháp phù hợp trong việc làm giảm ảnh hưởng của các ứng xử động bất lợi sinh ra do mặt nền không tốt khi vật thể chuyển động với tốc độ cao trên mặt nền này. Tuy nhiên, khi độ hoàn hảo của mặt nền càng cao thì việc tăng khối lượng vật thể lại không còn thực sự cần thiết nữa vì lúc này hệ số DAF càng không còn bị ảnh hưởng của việc tăng khối lượng vật thể.