Luận án Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng tro bay và bột đá

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM DỰ ĐOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN VÀ VẾT NỨT CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG TRO BAY VÀ BỘT ĐÁ

Ngành:

CƠ KỸ THUẬT (Mã số ngành: 9520101)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này giải quyết nhu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm vật liệu thay thế trong sản xuất bê tông do tình trạng khai thác quá mức vật liệu truyền thống. Nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng tro bay và bột đá, các phế phẩm dồi dào tại miền Trung Việt Nam, làm vật liệu thay thế một phần trong bê tông. Đồng thời, luận án phát triển các phương pháp dự đoán cường độ chịu nén và vết nứt của bê tông sử dụng sóng siêu âm, nhằm khắc phục hạn chế của các phương pháp kiểm tra truyền thống (phá hủy hoặc không dự đoán được cấp phối).

Các đóng góp chính của luận án bao gồm:

• Xây dựng thuật toán và chương trình mô phỏng hai chiều sự lan truyền sóng siêu âm trong bê tông bằng phương pháp phần tử hữu hạn, có xét đến ma trận cản được xác định thông qua mô hình giảm chấn Rayleigh với các hệ số tính toán từ thực nghiệm.
• Thiết lập bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện gồm 72 cấp phối bê tông sử dụng tro bay và bột đá, đạt cấp độ bền chịu nén từ B10 đến B45. Bộ dữ liệu này bao gồm các thông tin về cấp phối, vận tốc xung siêu âm, khối lượng riêng, mô-đun đàn hồi, tỉ lệ suy giảm biên độ sóng siêu âm và cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày.
• Đề xuất và phát triển các mô hình dự đoán cường độ chịu nén của bê tông (sử dụng tro bay và bột đá) bằng phương pháp hồi quy tuyến tính và mạng nơ-ron nhân tạo (ANN), với mô hình ANN có độ chính xác cao nhất (Mô hình 3) cho phép nhà sản xuất xác định cấp phối tối ưu.
• Đề xuất phương pháp thực nghiệm và xây dựng mô hình mạng ANN để xác định và dự đoán các hệ số cản Rayleigh cho bê tông sử dụng vật liệu phế phẩm với cấp phối bất kỳ.
• Xác định phương pháp phù hợp (TOFD) để dự đoán chiều sâu vết nứt mở vuông góc bề mặt của mẫu bê tông sử dụng vật liệu phế phẩm, dựa trên thời gian lan truyền nhiễu xạ và được kiểm chứng qua mô phỏng số và thực nghiệm với sai số chấp nhận được.

Kết quả nghiên cứu cung cấp các công cụ hữu ích cho việc sản xuất bê tông bền vững và đánh giá chất lượng không phá hủy.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Đặt vấn đề

  • 2. Mục tiêu nghiên cứu

  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • 4. Nội dung nghiên cứu

  • 5. Những đóng góp mới của Luận án

• Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

• Chương 2: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN SÓNG SIÊU ÂM VÀ DỰ ĐOÁN CHIỀU SÂU VẾT NỨT TRONG BÊ TÔNG

  • 2.1. Mô phỏng số sự lan truyền sóng siêu âm bằng phương pháp phần tử hữu hạn

    • 2.1.1. Xác định các ma trận đặc trưng của phương pháp PTHH

    • 2.1.2. Giải phương trình chuyển động bằng phương pháp tích phân số Newmark

  • 2.2. Kết quả mô phỏng số lan truyền sóng siêu âm trong các mẫu

    • 2.2.1. Mẫu khảo sát

    • 2.2.2. Đánh giá kết quả mô phỏng thông qua thực nghiệm

  • 2.3. Mô phỏng xác định chiều sâu vết nứt bê tông

  • 2.4. Kết luận Chương 2

• Chương 3: THỰC NGHIỆM DỰ ĐOÁN CƯỜNG ĐỘ CHỊU NÉN, HỆ SỐ CẢN RAYLEIGH VÀ CHIỀU SÂU VẾT NỨT CỦA BÊ TÔNG

  • 3.1. Vật liệu thí nghiệm

  • 3.2. Thực nghiệm dự đoán cường độ chịu nén của bê tông

    • 3.2.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ chịu nén

    • 3.2.2. Xây dựng quy trình và bộ dữ liệu thực nghiệm

      • 3.2.2.1. Xây dựng quy trình thực nghiệm

      • 3.2.2.2. Xây dựng bộ dữ liệu thực nghiệm

    • 3.2.3. Xây dựng mô hình dự đoán cường độ chịu nén của bê tông

      • 3.2.3.1 Mô hình hồi quy tuyến tính đa biến

      • 3.2.3.2 Mô hình mạng ANN

      • 3.2.3.3 So sánh các mô hình dự đoán cường độ chịu nén

  • 3.3. Hệ số cản Rayleigh của bê tông

    • 3.3.1. Quy trình thực nghiệm xác định hệ số cản Rayleigh

    • 3.3.2. Xây dựng mô hình dự đoán hệ số cản Rayleigh của bê tông

  • 3.4. Thực nghiệm dự đoán chiều sâu vết nứt vuông góc bề mặt

  • 3.5. Kết luận chương 3

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CẦN PHÁT TRIỂN