Mối tương quan giữa chuyển vị dự đoán theo mô hình phi tuyến và chuyển vị dự đoán theo mô hình đàn nhớt tuyến tính của gối ma sát con lắc đơn chịu động đất

* Subject: Evaluated the relationship between the peak displacements predicted by a linear viscous-elastic model and a nonlinear model of seismic base isolation systems using single fri

TP H Chí Minh, tháng10 n m 2016

TR NGă I H C CÔNG NGH TP.HCM Cán b h ng d n khoa h c: TS ĨOă ỊNHăNHỂN

Lu n v n Th c s đ c b o v t i Tr ng i h c K thu t Công ngh TP.HCM ngày tháng n m 2016

Xác nh n c a Ch t ch H i đ ng đánh giá Lu n sau khi Lu n v n đư đ c s a ch a (n u có)

Ch t ch H iăđ ngăđánhăgiáăLu năv n

PHÒNG QLKH ậ TS H c l p ậ T do ậ H nh phúc

NHI M V LU NăV NăTH CăS

H tên h c viên: TR N LÊ NGUYÊN Gi i tính: nam

công trình dân d ng và công nghi p

I.ăTênăđ tài

M iă t ngă quană gi a chuy n v d đoánă theoă môă hìnhă phiă tuy n và chuy n v d đoánătheoămôăhìnhăđƠnăậ nh t tuy n tính c a g i ma sát con l c

đ năch uăđ ngăđ t

II Nhi m v và n i dung

Nhi m v c a lu n v n lƠ kh o sát m i t ng quan gi a chuy n v c a g i cách ch n ma sát con l c đ n đ c d đoán b ng mô hình tuy n tính v i chuy n v

đ c d đoán b ng mô hình phi tuy n đ ng th i đánh giá đ tin c y c a chuy n v tính theo mô hình tuy n tính th c hi n đ c đi u này, lu n v n s phân tích chuy n v c a nhi u g i ma sát con l c đ n v i các thông s khác nhau ch u tác

đ ng c a kho ng 3500 b ng gia t c ghi đ c t các tr n đ ng đ t trên kh p th gi i

C mô hình tuy n tính và mô hình phi tuy n đ u đ c s d ng K t qu phân tích s

đ c s d ng đ phân tích, x lỦ đ xây d ng công th c bi u di n m i t ng quan

gi a chuy n v đ c d đoán theo hai mô hình nƠy

áp ng c a h cách ch n đáy vƠ g i cách ch n v i đ ng đ t đ c phân tích

b ng ph n m m chuyên d ng OpenSees

III Ngày giao nhi m v : / /2016

IV Ngày hoàn thành nhi m v : / /2016

V Cán b h ng d n: Ti n s Ơo ình Nhơn

CÁN B H NG D N

Ti năs ă Ơoă ìnhăNhơn

KHOA QU N LÝ CHUYÊN NGÀNH

L IăCAMă OAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi d i s h ng d n

c a TS ào ình Nhân Các s li u, k t qu nêu trong Lu n v n là trung th c và

ch a t ng đ c ai công b trong b t k công trình nào khác

Tôi xin cam đoan r ng m i s giúp đ cho vi c th c hi n lu n v n này đã đ c c m

n và các thông tin trích d n trong lu n v n đã đ c ch rõ ngu n g c

Tác gi

TR N LÊ NGUYÊN

nh ng ki n th c và kinh nghi m b ích đ em hoàn thành bài lu n này

Tác gi c ng r t mong s góp ý chân thành c a các thành viên H i đ ng khoa h c đ Lu n v n nƠy có th đ c hi u ch nh hoàn thi n h n

TR N LÊ NGUYÊN

TÓM T T

* T ênăđ tài

M i t ng quan gi a chuy n v c a g i cách ch n ma sát con l c đ n đ c

d đoán b ng mô hình tuy n tính v i chuy n v đ c d đoán b ng mô hình phi tuy n đ ng th i đánh giá đ tin c y c a chuy n v tính theo mô hình tuy n tính

* T khoá:

Mô hình đƠn h i ậ nh t tuy n tính, ma sát con l c đ n ch u tác đ ng c a

đ ng đ t, mô hình c ng ậ d o tái b n, mô hình đƠn h i ậ nh t tuy n tính t ng

đ ng

* Tóm t t:

Lu n v n nƠy kh o sát m i t ng quan gi a chuy n v tính theo mô hình đƠn

h i ậ nh t tuy n tính v i chuy n v tính theo mô hình c ng ậ d o tái b n c a g i cách ch n ma sát con l c đ n ch u tác đ ng c a đ ng đ t H cách ch n đ c lỦ

t ng hóa thƠnh h m t b c t do ch u tác đ ng c a chuy n v n n theo m t ph ng ngang phơn tích đáp ng chuy n v c a h m t b c t do nƠy, lu n v n đư s

d ng hai lo i mô hình: mô hình c ng ậ d o tái b n đ c xơy d ng t các thông s

c a h cách ch n vƠ mô hình đƠn h i ậ nh t tuy n tính t ng đ ng đ c xơy d ng

t mô hình c ng ậ d o tái b n t ng ng H s ma sát c a h cách ch n bi n thiên

t 0,02 đ n 0,2 vƠ chu k con l c c a chúng bi n thiên t 2,0 đ n 5,0 giơy T ng

c ng 1264 b ng gia t c t c s d li u c a PEER đư đ c s d ng trong phơn tích

T ng s bƠi toán phơn tích phi tuy n lên đ n 121.464 bƠi T t c nh ng phơn tích,

k c tuy n tính vƠ phi tuy n, nƠy đ u đ c th c hi n trong ph n m m mô ph ng OpenSees Vi c phơn tích t ng quan gi a các chuy n v tính t hai mô hình nƠy cho th y v ph ng di n trung bình thì chuy n v l n nh t c a mô hình phi tuy n

ch b ng kho ng 90% chuy n v l n nh t đ c d đoán t mô hình tuy n tính M i quan h nƠy ng v i nhi u đ tin c y khác nhau c ng đư đ c thi t l p

* Subject:

Evaluated the relationship between the peak displacements predicted by a linear viscous-elastic model and a nonlinear model of seismic base isolation systems using single friction pendulum bearings subjected to earthquake motions.* Keywords:

Linear viscous-elastic model, single friction pendulum bearings subjected to earthquake motions, the rigid ậ plastic model, the equivalent linear viscous elastic model

* Abstract:

This thesis evaluated the relationship between the peak displacements predicted by a linear viscous-elastic model and a nonlinear model of seismic base isolation systems using single friction pendulum bearings subjected to earthquake motions The isolated structures was modeled by a single degree of freedom system subjected to unidirectional ground motions Two bearing models were employed to analyze the displacement of the isolation system: the rigid ậ plastic model and the equivalent linear viscous elastic model The parameters of these models were calculated from the bearing’s properties, including friction coefficient and pendulum period The friction coefficient of bearings ranges from 0,02 to 0,2 while the pendulum period ranges from 2,0 s to 5,0 s A total number of 1264 ground motions in the PEER database were used for the analysis The number of nonlinear dynamic analysis reaches 121 464 runs The dynamic analysis of the models was done in OpenSees platform The analysis of the results indicated that in the average sense, the peak displacement of the nonlinear model approximately equals 90 percent of the peak displacement predicted from the equivalent linear model This relationship at different degree of certainties was also developed

M C L C

L I CAM OAN i

L I C M N ii

TÓM T T iii

ABSTRACT iv

M C L C v

DANH M C CÁC B NG vii

DANH M C CÁC HÌNH viii

CH NG 1 M U 1

1.1Gi i thi u 1

1.1.1 t v n đ 1

1.1.2Tính c p thi t c a đ tài 4

1.2T ng quan v tình hình nghiên c u 4

1.3M c tiêu c a lu n v n vƠ ph ng pháp nghiên c u 6

1.4N i dung c a lu n v n 7

CH NG 2 C S LÝ THUY T 8

2.1C u t o c a g i con l c ma sát đ n 8

2.2Ph ng trình vi phơn ch đ o c a h m t b c t do đ c cách ch n b i g i ma sát con l c ch u tác đ ng c a gia t c n n 8

2.3Mô hình đƠn nh t tuy n tính t ng đ ng c a g i con l c ma sát đ n 11

2.4Ph ng trình vi phơn ch đ o c a h đƠn nh t tuy n tính 16

2.5Các ph ng pháp gi i ph ng trình vi phơn ch đ o c a h 17

2.6Ph ng pháp Newmark 19

CH NG 3 MÔ HÌNH VÀ K T QU KH O SÁT 22

3.1Mô hình kh o sát 22

3.2Các b ng gia t c đ u vào 23

3.3Phơn tích đáp ng c a các mô hình 24

3.3.1Tính toán chuy n v l n nh t c a mô hình phi tuy n 24

3.3.2Ki m tra đ tin c y c a mô hình phi tuy n 24

3.3.3Tính toán chuy n v l n nh t c a mô hình tuy n tính t ng đ ng 28

3.4K t qu kh o sát 28

CH NG 4 K T LU N VÀ KI N NGH 36 TÀI LI U THAM KH O 37

DANH M C CÁC B NG

B ng 3.1 S l ng các b ng gia t c đ c s d ng đ phân tích 24

B ng 3.2 Thông s c a h m t b c t do dùng đ đ i ch ng 24

B ng 3.3 Các b ng gia t c đ u vƠo dùng đ đ i ch ng 25

B ng 3.4 Các thông s th ng kê c a t s chuy n v 32

B ng 3.5 T s chuy n v ng v i các xác xu t tích l y 32

B ng 3.6 Các thông s th ng kê c a t s chuy n v khi 34

B ng 3.7 T s chuy n v ng v i các xác xu t tích l y , 35

B ng 3.8 Chuy n v l n nh t c a mô hình phi tuy n tính theo mô hình tuy n tính (d a trên d li u nh n đ c khi ) 35

DANH M C CÁC HÌNH

Hình 1.1 Gi i pháp cách ch n đáy 2

Hình 1.2 Tác d ng gi m đáp ng v i đ ng đ t c a h cách ch n đáy 3

Hình 1.3 S gia t ng chuy n v c a h cách ch n đáy 3

Hình 1.4 ng x c a g i ma sát con l c đ n 6

Hình 2.1 C u t o c a g i cách ch n con l c ma sát đ n 8

Hình 2.2 L c tác d ng lên con tr t 9

Hình 2.3 Vòng tr chu n hóa c a g i cách ch n con l c ma sát m t m t tr t theo ph ng trình (2.5) 10

Hình 2.4 ng x c ng ậ d o tái b n c a g i cách ch n ma sát 11

Hình 2.5 S bi n thiên c a chuy n v ( , v n t c , l c đƠn h i ( và l c c n ( ) c a h m t b c t do trong m t chu k dao đ ng bình n 13

Hình 2.6 Quan h gi a l c và chuy n v trong h đƠn nh t tuy n tính t ng đ ng 14

Hình 2.7 Vòng ng x tr c a g i cách ch n trong m t chu k 15

Hình 2.8 H m t b c t do ch u t i đ ng đ t 16

Hình 3.1 Mô hình c a h đ c kh o sát 22

Hình 3.2 Mô hình c a h tuy n tính t ng đ ng 23

Hình 3.3 L ch s các b ng gia t c đ i ch ng 25

Hình 3.4 K t qu phân tích c a Gandelli và c ng s (2014) v i các b ng gia t c đ i ch ng 26

Hình 3.5 K t qu phân tích c a mô hình s d ng trong lu n v n v i các b ng gia t c đ i ch ng 26

Hình 3.6 áp ng chuy n v c a các h có kh i l ng khác nhau 28

Hình 3.7 áp ng chuy n v c a h phi tuy n và h tuy n tính t ng đ ng 29

Hình 3.8 L c trong g i t a c a h phi tuy n và h tuy n tính t ng đ ng 29

Hình 3.9 Vòng ng x tr c a h phi tuy n và h tuy n tính t ng đ ng 30

Hình 3.10 Phân b t n su t c a t s chuy n v 31

Hình 3.11 Phân b xác su t c a t s chuy n v 31

Hình 3.12 Xác su t tích l y c a t s chuy n v 32

Hình 3.13 T ng quan gi a t s chuy n v và chuy n v tuy n tính 33Hình 3.14 Phân b xác su t c a t s chuy n v khi 34Hình 3.15 Phân b xác su t c a t s chuy n v khi 34

CH NGă1 M U1.1 Gi i thi u

1.1.1 t v năđ

ng đ t là hi n t ng rung đ ng m nh c a v trái đ t Nó là k t qu c a

vi c lan truy n sóng c h c trong l p v này Thuy t đ i ki n t o hi n nay cho r ng

l p v trái đ t đ c t o thành b i các m ng ki n t o l n Các m ng này luôn luôn chuy n đ ng t ng đ i đ i v i nhau Tuy nhiên, do s ma sát gi a các b m t c a các đ i mà s chuy n v t ng đ i này b c n tr Khi đó v t li u t i b m t ti p xúc

gi a các đ i s b bi n d ng vƠ tích l y th n ng bi n d ng Khi bi n d ng đ l n,

v t quá bi n d ng cho phép c a v t li u thì m t ph n b m t ti p xúc này s b phá

ho i và th n ng bi n d ng đƠn h i s đ c gi i phóng và lan truy n ra môi tr ng xung quanh d i d ng sóng đ a ch n Sóng này khi truy n đ n b m t s gây ra s rung đ ng m nh và có th phá ho i công trình, nhà c a, gây nguy hi m cho con

ng i Trong kho ng 10 n m tr l i đơy, th gi i đư trưi qua nhi u tr n đ ng đ t mang tính h y di t nh tr n đ ng đ t T Xuyên (Trung Qu c) n m 2008, đ ng đ t Haiti (Haiti) n m 2010, đ ng đ t Chi Lê (Chi Lê) n m 2010, đ ng đ t Tohoku (Nh t B n) n m 2011, đ ng đ t Christchurch (New Zealand) n m 2011, đ ng đ t Emilia (ụ) n m 2012, đ ng đ t Nepal n m 2015ầ Các tr n đ ng đ t nƠy đư gơy ra cái ch t cho hƠng tr m đ n hàng ch c ngƠn ng i và thi t h i hàng ch c đ n hàng

tr m t đô la

gi m tác h i c a đ ng đ t, hi n nay ng i ta có b n gi i pháp chính:

1 T ng c ng đ c a k t c u ơy lƠ gi i pháp truy n th ng và là gi i pháp kém hi u qu nh t Gi i pháp nƠy lƠm gia t ng chi phí cho vi c ch t o công trình Ngoài ra, gi i pháp nƠy th ng kèm theo vi c t ng đ c ng c a k t c u, d n đ n

gi m chu k dao đ ng c b n, vô tình gây b t l i cho k t c u d i tác d ng c a

đ ng đ t

2 Gia t ng s tiêu tán c n ng c a k t c u b ng cách gia t ng đ dai (ductility) c a nó ho c g n thêm vào nó nh ng thi t b tiêu tán c n ng (dampers) Các thi t b này có tác d ng chuy n hóa c n ng dao đ ng c a k t c u sang nhi t

n ng Nh đó lƠm gi m n i l c và bi n d ng cho k t c u

3 Cách li k t c u v i n ng l ng đ ng đ t b ng cách s d ng h cách ch n đáy (seismic base isolation system, BIS) Gi i pháp này có tác d ng tách r i công trình kh i n n đ t theo ph ng ngang, nh đó gi m thi u n ng l ng ngang c a

đ ng đ t truy n lên công trình

4 G n vào k t c u các h th ng t o l c đ cân b ng l i v i l c quán tính do

đ ng đ t gây ra

Trong s nh ng gi i pháp nêu trên, gi i pháp cách ch n đáy đ c xem nh

hi u qu nh t vì b o v công trình t g c, t c là tri t tiêu ngu n n ng l ng truy n lên công trình Gi i pháp này s d ng các thi t b cách ch n đáy (isolators, bearings) có đ c ng theo ph ng ngang khá bé đ nơng đ công trình (Hình 1.1a) Các g i cách ch n có th là g i cao su (Hình 1.1b) ho c g i ma sát (Hình 1.1c) Xét trên quan đi m đ ng l c h c, gi i pháp này có m c đích kéo dƠi chu k dao đ ng

c a công trình (vì làm gi m đ c ng c a nó), chuy n nó t vùng có h s l c c t đáy cao đ n vùng có h s l c c t đáy th p trong ph thi t k (Hình 1.2) Ngoài ra,

s gia t ng t s c n do s làm vi c phi tuy n d o c a các g i cách ch n c ng tham gia vào vi c gi m đáp ng c a công trình Tuy nhiên, vi c kéo dài chu k dao đ ng

c a công trình s kéo theo h qu là chuy n v c a toàn b công trình s r t l n (Hình 1.3), d gây ra s va ch m gi a công trình v i các công trình lân c n Chính

vì v y, vi c d đoán chính xác chuy n v c a công trình là m t vi c quan tr ng c n thi t khi thi t k h cách ch n đáy

Hình 1.2 Tác d ng gi m đáp ng v i đ ng đ t c a h cách ch n đáy

Hình 1.3 S gia t ng chuy n v c a h cách ch n đáy

Hi n nay đ tính tốn chuy n v c a cơng trình đ c cách ch n đáy ng i ta

cĩ th s d ng ph ng pháp phơn tích tr c ti p mơ hình phi tuy n trong mi n th i gian Tuy nhiên, vi c làm này t n khá nhi u th i gian và nhi u k s v n đang s

d ng h tuy n tính t ng đ ng đ mơ hình các g i cách ch n Các cơng th c dùng cho thi t k h cách ch n đáy trong các tiêu chu n thi t k c a nhi u n c tiên ti n

c ng đ c suy ra t mơ hình tuy n này (ASCE 7, EN 1998)

T

CT.Không sử dụnggối cách chấnSa

CT.Sử dụnggối cách chấn

ư có nhi u đ xu t cho mô hình tuy n tính t ng đ ng c a g i cách ch n, trong đó mô hình đƠn h i ậ nh t tuy n tính d a trên chuy n v l n nh t (E Rosenblueth vƠ I Herrera, 1964) đang đ c s d ng khá r ng rãi Vi c đánh giá

kh n ng d đoán chuy n v c a h tuy n tính nƠy c ng đư đ c th c hi n, c trong

vƠ ngoƠi n c (T Liu và c ng s , 2014, T V Sang, 2016) Tuy nhiên vi c ki m tra

đ tin c y c a mô hình này trong vi c d đoán chuy n v c a g i cách ch n ma sát con l c đ n trên m t s l n các b ng gia t c ch a đ c th c hi n

Lu n v n nƠy nh m kh o sát m i t ng quan gi a chuy n v đ c d đoán

t mô hình tuy n tính và chuy n v đ c d đoán t mô hình phi tuy n T đó ki n ngh công th c hi u ch nh cho chuy n v tính t mô hình tuy n tính c ng nh đánh giá đ tin c y c a chuy n v hi u ch nh này K t qu d ki n đ c rút ra t vi c phơn tích đáp ng c a h m t b c t do đ c cách ch n đáy ch u tác d ng c a kho ng 3500 b ng gia t c đ c ghi l i t các tr n đ ng đ t kh p n i trên th gi i trong c s d li u c a trung tâm nghiên c u đ ng đ t Thái Bình D ng (Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER)

1.1.2 Tính c p thi t c aăđ tài

Nh bên trên đư nêu, vi c d đoán chuy n v l n nh t c a h cách ch n đáy

là r t quan tr ng đ b trí khe h gi a công trình đ c cách ch n v i các công trình lân c n Ngoài ra chuy n v l n nh t c ng lƠ c s đ thi t k g i cách ch n Hi n nay nhi u k s thi t k , th m chí nhi u nhà nghiên c u, đang s d ng mô hình tuy n tính đ mô hình hóa g i cách ch n (v n có ng x phi tuy n) vƠ phơn tích đáp

ng c a h đ c cách ch n Vì v y vi c đánh giá đ tin c y c a mô hình này trong

vi c d đoán đáp ng c a g i cách ch n là c n thi t đ nâng cao c m nh n c a

ng i phân tích v k t qu nh n đ c tƠi nƠy đ c th c hi n đ góp m t ph n vào công vi c c n thi t này

1.2 T ng quan v tình hình nghiên c u

Ngày nay, cách ch n đáy lƠ k thu t gi m ch n đang đ c s d ng r ng rãi

t i các khu v c ch u nh h ng m nh c a đ ng đ t ụ t ng c a vi c s d ng k thu t cách ch n đáy đ b o v công trình khi đ ng đ t x y ra đư đ c xem xét b i Giáo s J Milne khi ông đang lƠm vi c đ i h c Tokyo t n m 1876 ậ 1895 (F Naeim vƠ J.M Kelly, 1999) n n m 1906, J A Calantarients, m t bác s y khoa,

đư n p m t h s sáng ch đ n s sáng ch Anh v m t ph ng pháp xơy d ng đ

gi m đáp ng c a công trình do đ ng đ t Ph ng pháp mƠ Calantarients đ a ra lƠ

đ t công trình trên m t l p m m t o b i các lo i v t li u r i nh cát, b t talcầ đ giúp công trình có th chuy n đ ng đ c khi có đ ng đ t, t đó giúp chúng an toƠn

h n (J A Calantarients, 1909)

Tuy nhiên, k thu t cách ch n ch đ c áp d ng vào th c t vào nh ng n m

1960, khi mà ngành công nghi p ch t o có th ch t o đ c các g i cách ch n có

đ tin c y cao trong ng x Công trình đ u tiên đ c cách ch n là m t tr ng h c Skopje, Yugoslavia (c ng hòa Macedonia ngƠy nay) vƠo n m 1969 (F Naeim vƠ J.M Kelly, 1999) Công trình này s d ng g i cao su làm h cách ch n K t đó, hàng lo t nghiên c u, k c lý thuy t l n th c nghi m, đư ra đ i đ phân tích, c i

ti nầ nh m đ y m nh vi c ng d ng k thu t cách ch n đáy vƠo th c t

Hi n nay, các g i cách ch n đ c x p vào hai lo i: g i cao su và g i ma sát

G i ma sát g m hai lo i: g i tr t ph ng và g i tr t d ng con l c Sáng ch v ý

t ng c a g i cách ch n d ng con l c đư đ c c p cho A L K Penkuhn vƠo n m

1967 (A.L.K Penkuhn, 1967) Tuy nhiên, các g i t a d ng con l c ma sát đang đ c

s d ng hi n nay trên th gi i đư đ c phát minh b i V A Zayas vƠo n m 1987 (V A Zayas, 1987) Các g i con l c ma sát đang ph bi n g m g i ma sát con l c

đ n, g i ma sát con l c đôi vƠ g i ma sát con l c ba, đó tên c a m i lo i g i dùng

đ ch s c c u con l c mà g i t a có th hình thành

G i ma sát con l c đ n (Hình 1.1c) có c u t o g m m t b n thép có m t c u lõm bên d i đ c n i v i móng và m t b n thép bên trên đ c n i v i công trình

Gi a hai b n thép nƠy đ c n i v i nhau b ng m t con tr t Khi công trình ch u tác d ng c a l c ngang bé (do gió ho c đ ng đ t y u gây ra), l c ma sát gi a con

tr t và các b n thép s gi không cho công trình b tr t, khi đó công trình có th

đ c xem nh ngƠm c ng (fixed) Khi có đ ng đ t l n x y ra, l c ngang do đ ng

đ t gây ra th ng đ c l c ma sát gi a con tr t và các b n thép, khi đó công trình b

tr t vƠ xem nh đ c cách li m t ph n v i đ t n n Do b n thép bên d i c a g i

t a đ c c u t o nh m t chõm c u nên nó s phát sinh ra l c h i ph c có khuynh

h ng kéo công trình v v trí ban đ u tr c khi có đ ng đ t x y ra ng x m t chi u theo ph ng ngang c a g i t a ma sát con l c đ n đ c bi u di n nh trên

Hình 1.4 Trong hình v này, là h s ma sát gi a con tr t và b n thép bên d i,

là l c đ ng tác d ng lên g i t a, là bán kính cong c a g i t a Chi ti t v cách xây d ng quan h này có th tham kh o trong công b c a T A Morgan và S.A Mahin (2011)

Hình 1.4 ng x c a g i ma sát con l c đ n

đ n gi n trong phân tích và thi t k , ng i ta th ng tuy n tính hóa ng

x trên Hình 1.4 Có nhi u cách tuy n tính hóa đư đ c đ xu t, trong đó cách tuy n tính hóa d a vƠo đ c ng cát tuy n t ng ng v i chuy n v c c đ i, đ c đ

xu t b i E Rosenblueth vƠ I Herrera (1964) đ c s d ng r ng rãi trong thi t k và nghiên c u hi n nay Vi c kh o sát đ chính xác c a mô hình này trong vi c d đoán chuy n v c a g i cách ch n có ng x song tuy n tính đư đ c kh o sát b i

T Liu và c ng s (2014) trong n c, lu n v n c a tác gi Tr n V n Sang (2016)

đư kh o sát kh n ng d đoán chuy n v c a mô hình nƠy đ i v i m t s b ng gia

t c c a m t g i cách ch n cao su lõi chì c th S kh o sát kh n ng c a mô hình này trong vi c d đoán chuy n v c a g i cách ch n ma sát con l c đ n có ng x

nh trên Hình 1.4 trên s l ng l n các b ng gia t c ch a đ c kh o sát

1.3 M c tiêu c a lu năv năvƠăph ngăphápănghiênăc u

M c tiêu c a lu n v n lƠ kh o sát m i t ng quan gi a chuy n v c a g i cách ch n ma sát con l c đ n đ c d đoán b ng mô hình tuy n tính v i chuy n v

đ c d đoán b ng mô hình phi tuy n đ ng th i đánh giá đ tin c y c a chuy n v tính theo mô hình tuy n tính th c hi n đ c đi u này, lu n v n s phân tích chuy n v c a nhi u g i ma sát con l c đ n v i các thông s khác nhau ch u tác

đ ng c a kho ng 3500 b ng gia t c ghi đ c t các tr n đ ng đ t trên kh p th gi i

C mô hình tuy n tính và mô hình phi tuy n đ u đ c s d ng K t qu phân tích s

đ c s d ng đ phân tích, x lỦ đ xây d ng công th c bi u di n m i t ng quan

gi a chuy n v đ c d đoán theo hai mô hình nƠy

áp ng c a h cách ch n đáy vƠ g i cách ch n v i đ ng đ t đ c phân tích

đ ng

Ch ng 3: Mô hình vƠ k t qu kh o sát ơy lƠ n i dung quan tr ng c a lu n

v n, trình bƠy chi ti t v mô hình s d ng đ kh o sát, s li u đ u vào, cách x lý

k t qu và các nh n xét

Ch ng 4: K t lu n và ki n ngh Ch ng nƠy trình bƠy các k t lu n, đ ra các ki n ngh và g i ý m t s nghiên c u ti p theo

CH NGă2 C ăS LÝ THUY T 2.1 C u t o c a g i con l cămaăsátăđ n

G i bao g m kh p tr t b m t đ c ph m t l p composite PTFE (polytetrafluoroethylene) có đ cong bám theo b m t c a m t ph n bán c u lõm

c u lõm

2.2 Ph ngătrìnhăviăphơnăch đ o c a h m t b c t doăđ c cách ch n b i

g i ma sát con l c ch uătácăđ ng c a gia t c n n

Trong ph n tính toán, ta ch xét các b c t do theo ph ng ngang, chuy n v theo ph ng đ ng vƠ góc xoay đ c b qua Gi thi t nƠy đ c ch p nh n d a trên

s linh đ ng theo ph ng ngang c a g i cách ch n, đ ng th i đ c ng theo ph ng

đ ng là l n so v i đ c ng ph n t mà g i đ c g n vào (T.A Morgan và S.A Mahin, 2011)

Hình 2.2 L c tác d ng lên con tr t

T ph ng trình cơn b ng c a con tr t (Hình 2.2), t ng h p các l c theo ph ng

đ ng vƠ ph ng ngang ta thu đ c:

t n

fV

fW

t t c các g i cách ch n ma sát con l c đ u có bán kính cong l n h n so v i chuy n

ơy lƠ quan h gi a l c vƠ chuy n v c a g i SFP Trong đó u là v n t c tr t

t i chuy n v u t ng ng; hàm sign(.) là hàm d u, cho th y r ng l c ma sát luôn

g

Chia hai v ph ng trình nƠy cho m và thay th V t ph ng trình (2.5) v i

h không ph thu c vào kh i l ng c a v t đ c cách ch n

2.3 MôăhìnhăđƠnănh t tuy nătínhăt ngăđ ngăc a g i con l cămaăsátăđ n

ng x c a g i cách ch n ma sát đ c lỦ t ng hóa thành ng x c ng ậ d o tái

b n (elastoplastic) nh trên Hình 2.4 Trong đó là chuy n v c a g i cách ch n,

là l c t ng ng v i chuy n v , là h s ma sát tr t, là l c đ ng tác d ng lên g i cách ch n, là bán kính cong c a g i cách ch n

Hình 2.4 ng x c ng – d o tái b n c a g i cách ch n ma sát

đ n gi n trong quá trình thi t k vƠ phơn tích, ng i ta th ng quy đ i

ng x phi tuy n c a g i cách ch n trên Hình 2.4 thành ng x tuy n tính t ng

đ ng v i đ c ng h u hi u và t s c n h u hi u d a trên giai đo n dao

đ ng bình n c a h m t b c t do d i tác đ ng c a t i tr ng đi u hòa có t n s vòng b ng v i t n s vòng c a h tuy n tính t ng đ ng E Rosenblueth và

I Herrera (1964) đư ch ng minh đ c r ng chuy n v c c đ i trong giai đo n dao

đ ng bình n c a m t h có ng x phi tuy n d o ch u tác đ ng c a t i tr ng đi u hòa s x p x v i chuy n v bình n c a m t h đƠn h i ậ nh t tuy n tính có đ

c ng b ng v i giá tr l c l n nh t chia cho chuy n v bình n c c đ i và t s c n

đ c tính toán sao cho s tiêu tán c n ng trong m t chu k c a h đƠn h i nh t tuy n tính b ng v i s tiêu tán c n ng trong m t chu k c a h phi tuy n d o Các thông s c a h đƠn h i ậ nh t tuy n tính t ng đ ng có th đ c tính toán theo các l p lu n d i đơy

Khi h m t b c t do tuy n tính t ng đ ng ch u tác d ng c a t i tr ng

đi u hòa có t n s vòng , ph ng trình chuy n đ ng c a h trong giai đo n dao đ ng bình n là (Chopra, 2011):

trong đó lƠ biên đ dao đ ng, là bi n th i gian, là góc pha c a dao đ ng

Ph ng trình v n t c c a h trong giai đo n dao đ ng bình n là:

Khi đó ph ng trình c a l c đƠn h i và l c c n trong h đ c tính b i:

(2.11)

th bi u di n s bi n thiên c a chuy n v , v n t c , l c đƠn h i , l c c n

và t ng l c c a h trong m t chu k đ c bi u di n nh trên Hình 2.5

Hình 2.5 S bi n thiên c a chuy n v ( , v n t c , l c đàn h i ( và l c

c n ( ) c a h m t b c t do trong m t chu k dao đ ng bình n

th bi u di n s bi n thiên c a l c đƠn h i theo chuy n v trong m t chu

k đ c bi u di n nh trên Hình 2.6a th trên Hình 2.6b bi u di n s bi n thiên

c a l c c n theo chuy n v trong chu k này Quan h gi a l c t ng và chuy n v c a h trong m t chu k đ c bi u di n trên Hình 2.6c ơy lƠ vòng l p

tr c a h đƠn h i ậ nh t tuy n tính t ng đ ng trong m t chu k

Hình 2.6 Quan h gi a l c và chuy n v trong h đàn nh t tuy n tính t ng đ ng

T các quan h gi a l c và chuy n v trên Hình 2.6 Ta th y:

 c ng c a h chính lƠ đ c ng cát tuy n c a h t ng ng v i chuy n v l n nh t :

Vòng l p tr c a ng x đƠn h i ậ d o c a g i cách ch n trong m t chu k

đ c bi u di n nh trên Hình 2.7 th này là s phát tri n c a đ th trên Hình 2.4 trong m t chu k dao đ ng c a g i cách ch n v i biên đ dao đ ng là

a) L c đƠn h i b) L c c n nh t c) L c t ng