Kết cấu tre phù hợp cho khung xe đạp sinh thái báo cáo tổng kết kết quả đề tài khcn cấp trường msđt t ktxd 2012 89
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.03 MB, 24 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
O
BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG
Tên đề tài:
KẾT CẤU TRE PHÙ HỢP CHO KHUNG XE ĐẠP SINH THÁI
Mã số đề tài: T-KTXD-2012-89
Thời gian thực hiện: từ tháng 10 năm 2012 đến tháng 12 năm 2013
Chủ nhiệm đề tài: Hoàng Nam
Cán bộ tham gia đề tài: Hoàng Nam
Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 12/2013
Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài
1.
Hồng Nam, GV. TS., Bộ mơn Cơng trình, Khoa Kỹ thuật Xây dựng
Trang 1
KẾT CẤU TRE PHÙ HỢP CHO KHUNG XE ĐẠP SINH THÁI
Tóm tắt
Trong số các lồi tre của Việt Nam được nghiên cứu trong thời gian gần đây, nhiều loài cho thấy
tiềm năng lớn để ứng dụng trong ngành Xây dựng (structural bamboo). Trong bài báo này, một
loài tre cụ thể được lựa chọn từ Làng tre Phú An, Bình Dương, đã được tiến hành thí nghiệm để
thu được các đặc trưng cơ lý cơ bản, phù hợp cho việc sản xuất khung xe đạp. Kết quả thu được
đã khẳng định lợi thế của việc sử dụng tre làm vật liệu để sản xuất, lắp ráp các kết cấu chịu lực.
Từ khóa: Tre ứng dụng trong ngành Xây dựng, đặc trưng cơ lý, khung xe đạp
Trang 2
MỤC LỤC
Chương
Tiêu đề
Trang
Trang tiêu đề
Tóm tắt
2
Mục lục
3
1
Tổng quan về ứng dụng Tre
4
2
Đặc trưng cơ lý của lồi tre Tầm Vơng Bình Dương
6
3
Phân tích kết cấu khung xe đạp tre
8
4
Kết quả thí nghiệm
17
5
Kết luận
21
Tài liệu tham khảo
22
Trang 3
1.
TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG TRE
Tre là một trong số các nguồn tài nguyên thiên nhiên bền vững của vùng nhiệt đới được sử dụng
rộng rãi trong đời sống thường nhật. Tre có trọng lượng nhẹ, chịu lực tốt, kỹ thuật chế biến đơn
giản và ít tốn kém, là nguồn tài nguyên thiên nhiên phát triển nhanh và có thể tái tạo được.
Khơng có loại cây nào của vùng nhiệt đới lại có thể cho con người nhiều cơng dụng kỹ thuật như
tre (Kurz, 1876). Độ cứng, thẳng, trơn, nhẹ cộng với khả năng chẻ nhỏ thành nhiều kích thước,
độ dài, độ dày khác nhau nên tre thích hợp cho rất nhiều mục đích sử dụng. Cơng dụng đáng kể
nhất của tre là làm vật liệu xây dựng, bên cạnh những công dụng quan trọng khác như làm
nguyên liệu làm giấy, chế tạo nhạc cụ, đồ thủ công mỹ nghệ và thực phẩm (măng).
Nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam là một trong những quốc gia trên thế giới có độ
đa dạng thực vật cao trong đó có tre. Theo số liệu thống kê đến tháng 12/2004, thì tổng diện tích
tre trúc của Việt Nam là 1.563.256 ha, với khoảng 200 loài thuộc 30 chi và phân bố khắp cả
nước, nhiều nhất là ở Miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ (Nguyễn Ngọc
Bình, Phạm Đức Tuấn, Kỹ thuật tạo rừng tre trúc ở Việt Nam, Trung tâm khuyến nông quốc gia,
2007, trang 17). Tre Việt Nam phong phú tuy nhiên chưa khai thác hết được tiềm năng kinh tế và
giá trị đa dạng sinh học. Nhiều giống tre tại Việt Nam được sưu tầm, nhưng chưa được nghiên
cứu rõ ràng các đặc tính lý hóa để từ đó có thể mở ra những hướng sử dụng khác nhau. Tre được
sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống nhưng việc chọn lựa loại tre cho từng mục đích chủ
yếu dựa vào các kinh nghiệm dân gian. Trong khuôn khổ của chương trình nghiên cứu trọng
điểm của Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Tiến sĩ Diệp Thị Mỹ Hạnh (Đại học Khoa
học Tự nhiên) đã sưu tập và định danh được gần 100 loài tre Việt Nam Làng tre Phú An, Bình
Dương. Nhằm nâng cao giá trị sử dụng của tre, tạo cơ sở cho các ứng dụng phong phú của Tre
Việt Nam, tác giả báo cáo này đã tiến hành nghiên cứu đặc trưng cơ lý của hơn 30 lồi tre (Bảng
1) có khả năng chịu lực trong bộ sưu tập của TS.Diệp Thị Mỹ Hạnh trong đề tài nghiên cứu tại
Trường Đại học Bách Khoa (mã số T-KTXD-2011-50). Kết quả cho thấy cho thấy các loài tre thí
nghiệm có cường độ chịu lực rất tốt, mặc dù giá trị cường độ chịu lực biến thiên lớn giữa các loài.
Một số loài tre tiêu biểu đã được xác định.
Một ý tưởng mới thú vị đã được các đồng nghiệp tại Làng tre Phú An đặt ra gần đây là sản xuất
đại trà xe đạp tre sinh thái, trong đó khung xe là thành phần chịu lực chính sử dụng toàn bộ bằng
tre thay vật liệu thép đắt tiền. Ích lợi từ một ứng dụng “xanh” như vậy là hết sức rõ ràng. Để đạt
được mục đích này và đảm bảo sự bền vững của xe đạp tre theo thời gian, cần có sự chọn lựa tối
ưu loại tre thích hợp, trong số các lồi tre đã nghiên cứu ở đề tài đề tài T-KTXD-2011-50. Mối
nối liên kết khung xe tre và các bộ phận khác như yên, bánh xe, xích líp truyền động cũng cần
Trang 4
được nghiên cứu trên cơ sở ống ren kim loại và keo epoxy. Khung xe hồn thiện sau đó cần được
tiến hành thí nghiệm ổn định tổng thể theo tiêu chuẩn xe đạp châu Âu hiện hành: EN 14-764, EN
14-765, EN 14-766 và EN 14-781, ngồi thí nghiệm độ ẩm, uốn, nén, kéo của mẫu tre nguyên
liệu. Từ nghiên cứu này các kiến nghị về loài tre và kết cấu phù hợp cho từng loại xe đạp (xe
đạp người lớn thông dụng, xe đạp trẻ em, xe đạp đua hay xe đạp leo núi) sẽ có giá trị thực tiễn.
Bảng 1. Danh mục các lồi tre được thí nghiệm
STT Ký hiệu Tên lồi
Tên khoa học
1
BAI
Bái (Thanh Hóa)
Bambusa sp.1
2
DTR
Diễn Trứng( Phú Thọ)
Dendrocalamus sp.31
3
HNC
Hóp nước (Hà Tĩnh)
Bambusa tuldọdes var.spp.1 Munro
4
TTH
Hóp (Thừa Thiên Huế)
Bambusa sp.62
5
LNA
Là Ngà (Thái Nguyên)
Bambusa blumeana var. spp 1.
6
LHL
Le đỏ (Hồ Linh)
Gigantochloa dinhensis H.H. Pham
7
LOD
Lồ ô (Đăk Nông)
Bambusa poilanei A.G Camus
8
LOV
Lồ ô vàng(Thừa Thiên Huế)
Bambusa sp. 9
9
LDA
Luồng đá (Phú Thọ)
Gigantochloa sp.1
10
MBK
Mai (Bắc Kạn)
Bambusa latiflorus Munro
11
MDA
Mai dây (Bắc Kạn)
Dendrocalamus sp.5
12
MOG
Mai ống (Bắc Kạn)
Dendrocalamus sp.4
13
MDN
Mum (Đăk Nông)
Gigantochloa sp.10
14
MPL
Mum (Phước Long)
Yushania niitakayamensis Keng f.
15
TBD
Tầm vơng (Bình Dương)
Thyrsostachys siamensis Gamble
16
TAP
Tre Anh Phong
Bambusa sp.3
17
TBO
Tre bơng (Bến Tre)
Bambusa sp.21
18
TTG
Tre đắng (Tiền Giang)
Bambusa beecheyana Munro
19
TVT
Tre gai (Bà Rịa Vũng Tàu)
Bambusa sp.17
20
TGA
Tre giấy (Đồng Nai)
Dendrocalamus sp.6
21
TCB
Tre hóa cẳng bị
Bambusa chunii Chia et H.L.Fung
22
THT
Tre hóa (Hà Tĩnh)
Bambusa sp.15
23
TMO
Tre mỡ (Tây Sơn)
Bambusa blumeana var. spp 2
24
TNA
Tre nang (Thái Nguyên)
Bambusa sinospinosa Mclure
25
TNC
Tre nước
Bambusa spinospinosa McClure
26
TVH
Tre vòi hái (Hà Tĩnh)
Bambusa stenostachya var. spp.3 (Bambusa blumeana Schultes)
27
TBT
Trúc bình tích
Bambusa tuldoides var.spp.2 McClure
28
TLB
Trúc lục bình (Sóc Trăng)
Bambusa textilis var. spp.4 McClure
29
TAU
Trúc tàu (Kiên Giang)
Gigantochloa sp.14
30
SOC
Vàng sọc
Bambusa vulgaris var. vittata Rivière & C. Rivière
Trang 5
2.
ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA LỒI TRE TẦM VƠNG BÌNH DƯƠNG
Kết quả của đề tài nghiên cứu Đặc trưng cơ lý của tre Việt Nam ứng dụng trong ngành xây dựng
cho thấy lồi tre Tầm Vơng Bình Dương (Thyrsostachys siamensis Gamble Bambusa sp. 62) có
cường độ chịu nén, kéo, uốn khá lớn và có thể sử dụng để chế tạo thành phần chịu lực chính của
xe đạp. Đặc trưng cơ lý của tre Tầm Vơng Bình Dương (Hình 1) được tổng hợp trong Bảng 2.
Với mỗi thí nghiệm nén / kéo / cắt / uốn, các mẫu tre được cắt ra từ cùng một cây tre (đoạn đầu T,
đoạn giữa M, hoặc đoạn dưới B) đều cho các kết quả cường độ khá tương tự nhau, nhưng mô đun
đàn hồi có sự biến thiên cao. Độ chệch chuẩn của giá trị cường độ theo thí nghiệm là nhỏ hơn
10% giá trị trung bình, trong khi có thể lên đến 50% đối với mô đun đàn hồi. Giữa các đoạn tre,
kết quả thí nghiệm là khác nhau nhưng khơng đáng kể. Lưu ý rằng Bảng 2 cho thấy cường độ
trung bình của các mẫu tre, không phải là khả năng chịu lực của cây tre vì cịn phải kể đến thơng
số diện tích mặt cắt ngang.
Hình 1. Mẫu tre Tầm Vơng Bình Dương
Bảng 2. Đặc trưng cơ lý của lồi tre Tầm Vơng Bình Dương
Đặc trưng
TN nén
TN kéo
TN cắt
TN uốn
(dọc thớ)
Đường kính trong / ngồi trung bình của mẫu
(mm)
35 / 4
Lực / mơ men gây phá hoại trung bình
50 KN
Cường độ bền tối thiểu (MPa)
Mơ đun đàn hồi trung bình (GPa)
35 / 4
35 / 4
7 KN
16 KN
0.3 KNm
65
180
5
65
24
6
3
17
Trang 6
Độ ẩm của mẫu tre được xác định bằng cách cân đo sự hao hụt khối lượng của mẫu vật,
như tỷ lệ phần trăm khối lượng của mẫu sau khi sấy khơ. Đốt tre có tiết diện trịn rỗng
nên độ co rút vì mất nước của tre rất đáng kể. Tre có lớp vỏ bên ngồi rất cứng trong khi
lớp ruột bên trong mềm nên khi sấy hơi nước không thể thốt ra ngồi qua lớp vỏ này
được. Khi sấy ngun khoanh tre sẽ có hiện tượng như Hình 2a: lớp vỏ bên ngoài bị
tách nứt dọc thớ, và khi đem cân mẫu trên sau khi sấy được 24 giờ ở nhiệt độ 103C thì
khối lượng chênh lệch giữa hai lần đo liên tiếp nhau vẫn trên 0,002g. Do đó mẫu tre để
thí nghiệm xác định độ ẩm sẽ là mảnh lăng trụ có được bằng cách chẻ dọc đốt tre (Hình
2b). Thí nghiệm được thực hiện bằng cân kỹ thuật và tủ sấy điện như Hình 2c và 2d.
(a)
(b)
(c)
(d)
Hình 2. Thí nghiệm độ ẩm: (a) khoanh tre bị phá hoại sau khi sấy (b) mẫu tre thí nghiệm sấy
(c) cân kỹ thuật (d) tủ sấy điện
Trang 7
3.
PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG XE ĐẠP TRE
3.1.
Sơ đồ tính và tải trọng thí nghiệm kiểm tra kết cấu khung xe đạp
Khung xe đạp hoàn thiện cần được tiến hành thí nghiệm ổn định tổng thể theo tiêu chuẩn xe đạp
châu Âu hiện hành: EN 14-764, EN 14-765, EN 14-766 và EN 14-781.
Ba thiết kế khả dĩ cho khung xe đạp người lớn thơng dụng được đề xuất như Hình 3, sẽ được sản
xuất lắp ráp và tiến hành thí nghiệm khả năng chịu va chạm của xe theo tiêu chuẩn EN 14-764.
Trước khi thí nghiệm, mơ hình khung xe được phân tích bằng phần mềm kết cấu thương mại
SAP2000 v.15 để lượng định trước khả năng chịu lực và ứng xử của khung xe. Khung xe hoàn
thiện đề cập ở báo cáo này bao gồm phần khung sườn và phuộc trước của xe.
Sơ đồ tính của thí nghiệm: khung và phuộc trước được lắp theo phương đứng và được ngàm
cố định tại vị trí trục sau của xe như Hình 3.
Lưu ý rằng một số thanh tre dùng cho mục đích nâng đỡ rổ và yên xe là các thanh cấu tạo và
khơng cần thiết phải mơ hình tính tốn. Tất cả các mối nối tre được xem là mối nối cứng.
Tải trọng: tải trọng tác động trong thí nghiệm theo Tiêu chuẩn EN 14-764 là một vật nặng
22.5kg được thả rơi tự do từ độ cao 180mm, tác động vào phuộc trước của xe.
Kết quả nội lực và chuyển vị của khung xe đạp hoàn thiện dưới tác dụng của tải trọng động được
tính bằng cách nhân kết quả ứng xử của khung tre dưới tác dụng tải trọng đặt tĩnh tại điểm tác
động với hệ số khuếch đại động (Dynamic amplification factor – DAF). Hệ số DAF tỷ lệ với
chuyển vị theo phương đứng của điểm tác động (vị trí phuộc trước của xe), được phân tích từ sơ
đồ tải trọng tĩnh.
Trang 8
Trọng lượng của
vật nặng đặt tĩnh
112.5N
112.5N
Phuộc trước
D = 25mm (đường
kính của thanh tre)
D = 50mm
D = 40mm
D = 42mm
D = 30mm
D = 24mm
Ngàm cố định
Prototype 1
Prototype 1bis
Khung sườn
Prototype 2
Hình 3. Sơ đồ tính của thí nghiệm khung – phuộc xe theo EN 14-764
3.2.
Kết quả phân tích
Sơ đồ tính khung - phuộc xe chịu tải trọng tác động như trên được mơ hình bằng phần mềm
SAP2000 v.15 với các phần tử thanh tre được ký hiệu như Hình 4.
Prototype 1
Prototype 1bis
Prototype 2
Hình 4. Ký hiệu phần tử thanh tre trong mơ hình phân tích các phương án thiết kế xe
Trang 9
ytĩnh = 10mm
ytĩnh = 34mm
ytĩnh = 33mm
DAF = 4.3
DAF = 4.4
Prototype 1
DAF = 7.0
Prototype 1bis
Prototype 2
Hình 5. Kết quả chuyển vị và hệ số DAF tương ứng cho các phương án thiết kế xe
Bảng 3. Kết quả phân tích nội lực trong các phần tử thanh tre bằng phần mềm SAP2000
Phần tử
Mặt cắt Lực nén
Mô men
Phần tử
Mặt cắt
Lực nén
m
KN
Mô men
m
KN
KNm
KNm
1
0
-0,132
0.0000
23
0
0,347
-0.0174
1
0,60948
-0,132
0.0045
23
0,12237
0,347
0.0564
2
0
0,051
0.0002
24
0
0,035
0.0000
2
0,47928
0,051
-0.0007
24
0,47928
0,035
0.0008
3
0
0,639
0.0353
25
0
0,035
0.0000
3
0,19189
0,639
-0.0174
25
0,47928
0,035
0.0008
4
0
-0,043
-0.0016
26
0
-0,043
-0.0016
4
0,5084
-0,043
-0.0291
26
0,5084
-0,043
-0.0291
5
0
-0,132
0.0000
27
0
-0,132
0.0000
5
0,60948
-0,132
0.0045
27
0,60948
-0,132
0.0045
6
0
0,035
0.0000
28
0
-0,132
0.0000
6
0,47928
0,035
0.0008
28
0,60948
-0,132
0.0045
7
0,47928
0,035
0.0000
31
0
-0,61
0.0073
8
0
0,051
-0.0007
31
0,2633
-0,61
-0.0810
8
0,47928
0,051
0.0002
32
0
-0,527
0.0298
Trang 10
Phần tử
Mặt cắt Lực nén
Mô men
Phần tử
Mặt cắt
Lực nén
m
KN
Mô men
m
KN
KNm
KNm
9
0
-0,147
-0.0002
32
0,06517
-0,527
0.0220
9
0,60948
-0,147
-0.0008
33
0
-0,045
0.0000
10
0
-0,147
-0.0002
33
0,17218
-0,045
-0.0178
10
0,60948
-0,147
-0.0008
34
0
0,264
-0.0157
11
0
-0,105
-0.0930
34
0,33341
0,264
0.0032
11
0,08949
-0,105
-0.1108
35
0
-0,045
0.0000
12
0
-0,215
0.0967
35
0,17218
-0,045
-0.0178
12
0,36733
-0,215
0.0030
36
0
0,264
-0.0157
13
0
0,00181
0.0046
36
0,33341
0,264
0.0032
13
0,26245
0,00181
-0.0108
37
0
-0,333
-0.0010
14
0
-0,052
0.0000
37
0,17139
-0,333
0.0001
14
0,46956
-0,052
-0.0468
38
0
-0,333
-0.0010
15
0
-0,052
-0.0468
38
0,17139
-0,333
0.0001
15
0,46956
-0,052
0.0000
39
0
0,244
-0.0085
16
0
-0,105
-0.0930
39
0,16353
0,244
0.0004
16
0,08949
-0,105
-0.1108
40
0
0,244
-0.0085
17
0
-0,052
0.0000
40
0,16353
0,244
0.0004
17
0,46956
-0,052
-0.0468
41
0
0,111
0.0141
18
0
-0,052
-0.0468
41
0,53592
0,111
-0.0069
18
0,46956
-0,052
0.0000
47
0
0,069
0.0291
19
0
-0,804
0.0544
47
0,26245
0,069
0.0302
19
0,23922
-0,804
0.0292
48
0
-0,114
0.0396
20
0
-0,114
0.0644
48
0,12811
-0,114
0.0644
20
0,12811
-0,114
0.0396
51
0
-0,804
0.0292
21
0
-0,049
-0.0056
51
0,23922
-0,804
0.0544
21
0,5084
-0,049
0.0108
53
0
0,639
0.0353
22
0
0,069
0.0302
53
0,19189
0,639
-0.0174
22
0,26245
0,069
0.0291
55
0
0,347
-0.0174
55
0,12237
0,347
0.0564
Trang 11
0.26KN
0.1KN
0.6KN
(kéo)
0.35KN
0.2KN
0.6KN
0.35KN
0.8KN
0.8KN (nén)
0.1KN
Prototype 1
Prototype 1bis
Prototype 2
Hình 6. Kết quả lực nén trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
0.018KNm
0.045KNm
0.045KNm
0.1KNm
0.08KNm
0.1KNm
0.05KNm
0.05KNm
0.05KNm
0.05KNm
Prototype 1
Prototype 1bis
Prototype 2
Hình 7. Kết quả mơ men uốn trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
(Biểu đồ mô men được vẽ ở thớ căng)
Trang 12
Ngoài ra, hai phương án thiết kế hoàn toàn khác cho phần phuộc trước (Hình 8), khơng được sản
xuất và thí nghiệm cũng được phân tích bằng mơ hình để đối chiếu và tìm kiếm phương án tối ưu.
112.5N
112.5N
D = 25mm
D = 50mm
D = 42mm
D = 40mm
D = 36mm
D = 24mm
Prototype 3
Prototype 4
Hình 8. Một số phuơng án thiết kế tham khảo khác của khung xe đạp hồn thiện
Hình 9. Chi tiết phương án thiết kế phuộc trước
Trang 13
ystatic = 26.4mm
ystatic = 26.4mm
DAF = 4.7
DAF = 4.7
Prototype 4
Prototype 3
Hình 9. Kết quả chuyển vị và hệ số DAF tương ứng cho các phương án thiết kế
0.1KN
0.1KN
0.8KN
(kéo)
0.3KN
0.6KN
0.2KN
0.9KN (nén)
Prototype 3
Prototype 4
Hình 10. Kết quả lực nén trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
Trang 14
0.06KNm
0.06KNm
0.07KNm
0.14KNm
0.02KNm
0.14KNm
Prototype 3
Prototype 4
Hình 11. Kết quả mơ men uốn trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
(Biểu đồ mô men được vẽ ở thớ căng)
3.3.
Đánh giá kết quả phân tích
Dựa vào kết quả phân tích, ứng suất lớn nhất trong các thanh tre cho ba phương án thiết kế khung
xe đạp hoàn thiện sẽ được tiến hành thí nghiệm được tổng hợp trong Bảng 4, 5. Trong khi kết
quả phân tích của hai phương án thiết kế tham khảo được cho trong Bảng 6, 7.
Bảng 4. Ứng suất trong các thanh của phuộc trước (bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt)
Prototype 1
Ứng suất tĩnh lớn nhất (MPa)
Prototype 1bis
Prototype 2
Nén
Kéo
Nén
Kéo
Nén
Kéo
29.4
29.2
29.4
29.2
13
12.3
DAF
4.3
4.4
7.0
Ứng suất động lớn nhất (MPa)
126
125
129
128
91
86
Min. ultimate strength (MPa)
65
90
65
90
65
90
NOT OK
NOT OK
NOT OK
NOT OK
NOT OK
OK
Kiểm tra
Trang 15
Bảng 5. Ứng suất trong các thanh của khung sườn
Prototype 1
Ứng suất tĩnh lớn nhất (MPa)
Prototype 1bis
Prototype 2
Nén
Kéo
Nén
Kéo
Nén
Kéo
4.5
4.3
8.3
8.0
4.5
4.3
DAF
4.3
4.4
7.0
Ứng suất động lớn nhất (MPa)
19
18
37
35
32
30
Min. ultimate strength (MPa)
65
90
65
90
65
90
Kiểm tra
OK
OK
OK
OK
OK
OK
Bảng 6. Ứng suất trong các thanh của phuộc trước (bỏ qua ảnh hưởng của lực cắt)
Prototype No.3
Ứng suất lớn nhất do tĩnh tải (MPa)
Prototype No.4
Nén
Kéo
Nén
Kéo
39
39
39
39
DAF
4.7
4.7
Ứng suất lớn nhất do hoạt tải (MPa)
185
185
185
185
Khả năng chịu lực tới hạn
65
90
65
90
NOT OK
NOT OK
NOT OK
NOT OK
(MPa)
Kết quả kiểm tra
Table 7. Ứng suất trong các thanh của khung sườn
Prototype No.3
Ứng suất lớn nhất do tĩnh tải (MPa)
Prototype No.4
Nén
Kéo
Nén
Kéo
10
10
10
10
DAF
4.7
4.7
Ứng suất lớn nhất do hoạt tải (MPa)
47
47
47
47
Khả năng chịu lực tới hạn
65
90
65
90
OK
OK
OK
OK
Kết quả kiểm tra
(MPa)
Trang 16
4.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Các thí nghiệm đã được thiết lập và kết quả cho thấy sự phù hợp tốt với các phân tích bằng phần
mềm SAP2000.
Kết quả thí nghiệm cho thấy:
Phuộc trước của cả ba phương án thiết kế xe cần phải được gia cường để có thể chịu
được tải trọng thí nghiệm.
Khung sườn của cả ba phương án thiết kế xe đều thỏa mãn yêu cầu thí nghiệm.
Các kết luận này dẫn đến một số điều chỉnh thiết kế được đề nghị như Hình 12.
D = 40mm
D = 50mm
D = 42mm
D = 24mm
PA điều chỉnh A
PA điều chỉnh B
PA điều chỉnh C
PA điều chỉnh D
Hình 12. Một số khả năng điều chỉnh thiết kế khung xe đạp tre
PA điều chỉnh A
PA điều chỉnh B
PA điều chỉnh C
PA điều chỉnh D
Hình 13. Ký hiệu phần tử thanh tre trong mơ hình phân tích các phương án điều chỉnh
Trang 17
Bảng 8. Kết quả phân tích nội lực trong các thanh tre trong các phương án thiết kế điều chỉnh
Phần tử
Mặt cắt Lực nén
Mô men
Phần tử
Mặt cắt
Lực nén
Mô men
m
KN
KNm
m
KN
KNm
29
0
-0,0430
-0,0016
70
0
-0,0110
0,0006
29
0,5084
-0,0430
-0,0291
70
0,47928
-0,0110
-0,0005
30
0
0,0350
0,0000
72
0
0,5330
-0,0704
30
0,47928
0,0350
0,0008
72
0,08949
0,5330
0,0166
42
0
0,0350
0,0008
73
0
-0,0520
0,0000
42
0,47928
0,0350
0,0000
73
0,46956
-0,0520
-0,0468
43
0
-0,1320
0,0000
74
0
-0,0520
-0,0468
43
0,60948
-0,1320
0,0045
74
0,46956
-0,0520
0,0000
44
0
-0,1320
0,0000
75
0
-0,1060
-0,0003
44
0,60948
-0,1320
0,0045
75
0,45355
-0,1060
0,0009
45
0
-0,1140
0,1108
76
0
-0,1060
0,0009
45
0,36733
-0,1140
0,0396
76
0,45355
-0,1060
-0,0003
46
0
0,0690
0,0302
78
0
0,5460
-0,0166
46
0,26245
0,0690
0,0291
78
0,09035
0,5460
0,0705
49
0
-0,1050
-0,0930
79
0
-0,1140
0,0933
49
0,08949
-0,1050
-0,1108
79
0,53943
-0,1140
-0,0112
50
0
-0,0520
0,0000
80
0
-1,3330
-0,0226
50
0,46956
-0,0520
-0,0468
80
0,08758
-1,3330
-0,0227
52
0
-0,0520
-0,0468
82
0
-0,0430
-0,0016
52
0,46956
-0,0520
0,0000
82
0,5084
-0,0430
-0,0291
56
0
0,0087
-0,0012
83
0
0,0350
0,0000
56
0,5084
0,0087
0,0089
83
0,47928
0,0350
0,0008
57
0
-0,0110
-0,0005
84
0
0,0350
0,0008
57
0,47928
-0,0110
0,0006
84
0,47928
0,0350
0,0000
58
0
-0,0110
0,0006
85
0
-0,1320
0,0000
58
0,47928
-0,0110
-0,0005
85
0,60948
-0,1320
0,0045
61
0
-0,1140
0,1108
86
0
-0,1320
0,0000
61
0,62978
-0,1140
-0,0112
86
0,60948
-0,1320
0,0045
63
0
-0,1050
-0,0930
87
0
0,5460
-0,0166
63
0,08949
-0,1050
-0,1108
87
0,36733
-0,1140
0,0396
Trang 18
Phần tử
Mặt cắt Lực nén
Mô men
Phần tử
Mặt cắt
Lực nén
Mô men
m
KN
KNm
m
KN
KNm
64
0
-0,0520
0,0000
88
0
0,0690
0,0302
64
0,46956
-0,0520
-0,0468
88
0,26245
0,0690
0,0291
65
0
-0,0520
-0,0468
89
0
0,5330
-0,0704
65
0,46956
-0,0520
0,0000
89
0,08949
0,5330
0,0166
66
0
-0,1060
-0,0003
90
0
-0,0520
0,0000
66
0,45355
-0,1060
0,0009
90
0,46956
-0,0520
-0,0468
67
0
-0,1060
0,0009
91
0
-0,0520
-0,0468
67
0,45355
-0,1060
-0,0003
91
0,46956
-0,0520
0,0000
68
0
0,0087
-0,0012
92
0
-1,3330
-0,0226
68
0,5084
0,0087
0,0089
92
0,08758
-1,3330
-0,0227
69
0
-0,0110
-0,0005
70
0
-0,0110
0,0006
69
0,47928
-0,0110
0,0006
70
0,47928
-0,0110
-0,0005
0.5KN
1.3KN
PA điều chỉnh A
PA điều chỉnh B
PA điều chỉnh C
PA điều chỉnh D
Hình 14. Kết quả lực nén trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
Trang 19
0.1KNm
0.1KNm
0.09KNm
PA điều chỉnh A
PA điều chỉnh B
PA điều chỉnh C
0.09KNm
PA điều chỉnh D
Hình 15. Kết quả mơ men uốn trong các thanh tre theo sơ đồ tải trọng đặt tĩnh
Những biểu đồ nội lực như Hình 14 và 15 cho thấy rằng các phương án điều chỉnh A và B nên
được sử dụng thay vì các phương án C và D. Kết quả thí nghiệm sau đó cũng kiểm chứng sự
chính xác của các phân tích.
Trang 20
5.
KẾT LUẬN
Trong nghiên cứu này, một số loại tre (như Tầm Vơng Bình Dương) đã được dùng làm kết cấu
chịu lực cho xe đạp tre. Nhiều bộ phận chịu lực của xe đạp, bao gồm phần phuộc trước và khung
sườn của xe đã được phân tích tính tốn và tiến hành kiểm tra bằng thí nghiệm dựa trên các Tiêu
chuẩn hiện hành của châu Âu về xe đạp (như EN 14-764, EN 14-765, EN 14-766 và EN 14-78).
Kết quả thu được từ nghiên cứu này đã chứng tỏ rằng những loại tre được thử nghiệm có khả
năng chịu lực đủ đáp ứng yêu cầu sử dụng như vật liệu kết cấu khung xe đạp. Hướng nghiên cứu
này có thể được mở rộng cho những loại tre có sẵn ở nhiều nơi khác, với mục đích mở rộng việc
sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường sinh thái.
Tp.HCM, ngày 27 tháng 12 năm 2013
Chủ nhiệm đề tài
Tp.HCM, ngày .... tháng .... năm ...
TL. HIỆU TRƯỞNG
TS. Hoàng Nam
Trang 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
Hoàng Nam, Diệp Thị Mỹ Hạnh (2002), “Mechanical properties of Vietnam Structural
bamboo”, International Conference on Civil Engineering, Yantai, Trung Quốc.
2.
Hoàng Nam, Lê Minh Thành và Lê Nhật Trường (2011), Nghiên cứu tác động của độ ẩm
đối với khả năng chịu lực của kết cấu tre, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Đại học
Bách Khoa Tp. HCM.
3.
Hoàng Nam, Phan Tường Thụy, Nguyễn Hoàng Lâm, và Tiền Chí Long (2010), Khả năng
chịu lực của mối nối trong kết cấu tre, Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Đại học Bách
Khoa Tp. HCM.
4.
Razak Wahab (2010), “Anatomical and physical properties of cultivalted two – and four
year old Bambusa vulgaris”, Sains Malaysiana 39(4): 571 – 579.
5.
H. Q. Yu, Z. H. Jiang, C. Y. Hse, T. F. Shupe (2008), “Selected physical and mechanical
properties of moso bamboo (Phyllostachys pubescens)”, Journal of trophical forest science
20(4): 258 – 263.
6.
H. Hamdan (2009), “Mechanical properties and failure behavior of Gigantochloa
schortechini”, Journal of tropical of forest science 21 (4): 336 – 344.
7.
Gianni Bartoli (2005), ISO standard on bamboo, Civil Engineering deparment, University
of Florence ( />
8.
Đỗ Văn Bản, Tìm hiểu về cách xác định một số tính chất vật lý của tre dựa trên mẫu thí
nghiệm kích thước nhỏ không khuyết tật, Viện khoa học lâm nghiệp Việt Nam.
9.
Nguyễn Thế Năng (2005), Khảo sát tính chất cơ học và vật lý của tre mỡ (Bambusa
vulgaris), tre gai (Bambusa spinosa), Tre tàu (Gigantochloa levis (Blanco) Nerr), Luận văn
tốt nghiệp kỹ sư, chuyên ngành chế biến lâm sản, Đại học Nơng Lâm TP.HCM.
10.
Phan Quỳnh Thạch (2005), Khảo sát tính chất cơ lí của tre luồng (Dendrocalamus bartatus
(Hsuch and Dzli), tre mạnh tông (Dendrocalamus asper (Schult f.) Backer và Heyre, tre
Xiêm (Bambusa tulda Roxb), Luận văn tốt nghiệp kỹ sư, chuyên ngành chế biến lâm sản,
Đại Học Nông Lâm TP.HCM.
11.
Trần Văn Tiến, Nianhe Xia, Nguyễn Hoàng Nghĩa, Diệp Thị Mỹ Hạnh, “A new synonym
and a new record bamboo for Vietnam”, Kinabluchloa wrayi (Poaceae: Bambusoideae).
12.
Diệp Thị Mỹ Hạnh, Régine Vignes Lebbe, Nguyễn Hà Phương, Nguyễn Thị Bích Loan
(2010), “Indochinese bamboos: biodiversity informatics to assist the identification of
vernacular taxa”, Tools for Identifying Biodiversity: Progress and Problems: 213-216.
13.
EN 14-764: City and trekking bicycles - Safety requirements and test methods.
14.
EN 14 765: Bicycles for young children - Safety requirements and test methods.
Trang 22
15.
EN 14 766: Mountain-bicycles - Safety requirements and test methods.
16.
EN 14-781: Racing bicycles - Safety requirements and test methods.
17.
EN 15-532: Bicycle Terminologies.
Trang 23
