تحلیل عددی روسازی انعطاف پذیر راه به روش میکروسازه ای

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

در تحلیل روسازی انعطاف پذیر راه به روش المان محدود معمولا از خصوصیات کلی لایه ها استفاده می گردد. این موضوع اثرات رفتار میکروسازه ای و تاثیرات آن بر رفتار کلی روسازی را مشخص نمی کند. در این پژوهش سعی گردیده است با استفاده از روش میکروسازه ای و وارد نمودن خصوصیات اجزای سازنده ی جسم راه در مدلسازی، به نتایج دقیق تری دست یافت. برای این منظور، نحوه ی توزیع تنش و کرنش و اندرکنش های بین لایه ای در قالب مدل میکروسازه ای و در محیط Abaqus مورد بحث قرار گرفته است. با بررسی اندرکش های بین لایه ای این امکان پدید آمد که در طراحی جسم راه عملکرد مستقل و یا مرتبط لایه ها را نسبت به توزیع نیرو به عنوان پارامتر طراحی مد نظر قرار داد. به کمک این پارامتر عمق خاک بستر در مدلسازی در محدوده ی 2 متر پیشنهاد گردید. سپس با حساسیت سنجی فصل مشترک لایه های مستقل نسبت به نوع تماس لایه ها مشخص گردید که کرنش جسم راه نسبت به اصطکاک فصل مشترک حساسیت کمی دارد. اما در توزیع تنش، این موضوع صادق نبوده و میزان اصطکاک فصل مشترک بر نتایج تاثیر گذار می باشد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Analysis of Flexible Pavements Using Micromechanical Approach

نویسندگان [English]

  • Gholamali Shafabakhsh
  • Ahmad Mehrabi
چکیده [English]

In finite element analysis of flexible pavement, general characteristics’ layers usually are used. This issue does not specify effects of micromechanical behavior and its impact on the overall behavior of pavement. In this study has tried to obtain more accurate results using micromechanical approach and entering components’ properties of road in modeling. For this purpose, distribution of stress and strain and interaction between layers with micromechanical model in Abaqus is been discussed. With review of layers’ interaction the ability has obtained to design road according to independently or connected performance of layers compared to load Distribution as a design parameter. With this parameter, depth of soil sub grade suggested with modeling was in the range of 2 meters. Then with sensitivity analysis of independent layers’ interface compared to contact type of layers determined that strain compared to interface roughness has little sensitivity. But in the stress distribution, this issue not happened and interface roughness can influence the stress results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finite element analysis
  • Micromechanical analysis
  • Flexible pavement analysis
  • Sensitivity analysis intersection
 
[1] Dai, Q. (2011), “Three-Dimensional Micromechanical Finite-Element Network Model for Elastic Damage Behavior of Idealized Stone-Based Composite Materials”. Journal of Engineering Mechanics, Volume 137(6), pp 410–421.
 [2] Sadd, M. H, Dai, Q, Parameswaran, V, Shukla, A. (2007), “Simulation of Asphalt Materials Using Finite Element Micromechanical Model with Damage Mechanics”. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Volume 1832, pp 86-95
[3] Yin, H.M.  , Buttlar, W.G.  (2008). “Assessment of Existing Micro-mechanical Models for Asphalt Mastics Considering Viscoelastic Effects”.  Road Materials and Pavement Design. Volume 9, pp. 31-57
 [4] Gardner, J. P. (1994), “Micromechanical modeling of composite materials in finite element analysis using an embedded cell approach” Massachusetts Institute of Technology
 [5] You, Zh., Tomasini, D. , Tomasini ,R.A.(2006), “Three-Dimensional Discrete Element Models for Asphalt Mixtures”. Department of Civil and Environmental Engineering, Michigan Technological University
 [6] You, Zh., Dai, Q.(2007), “Prediction of Creep Stiffness of Asphalt Mixture with Micromechanical Finite-Element and Discrete-Element Models”. Journal of Engineering Mechanics, Volume 133(2), pp 163–173.
 [7] Cui, Y., Xing, Y., Ni, W. (2013), “Micromechanical characteristics of the asphalt mixture in bending condition”. Science China Technological Sciences, Volume 56, Issue 2, pp 392-397.
 [8] Coleria,E.,  Harveya, J.T., Yangb, K., Booneb, J. M. (2013),” Micromechanical investigation of open-graded asphalt friction courses’ rutting mechanisms”. Construction and Building Materials, Volume 44, Pages 25–34.
 [9] Zelelew,H. , Mahmoud,E., Papagiannakis , A. T. (2013), “Micromechanical Simulation of the Permanent Deformation Properties of Asphalt Concrete Mixtures”.Multi-Scale Modeling and Characterization of Infrastructure Materials , Volume 8, pp 421-432.
 [10] Masad, E., Tashman, L., Somedavan, N., Little, D. (2002), “Micromechanics-Based Analysis of Stiffness Anisotropy in Asphalt Mixtures”. Journal of Materials in Civil Engineering, Volume 14(5), pp 374–383.
 [11] Shi, Q. (2003) , “A micromechanical strain gradient theory for instability problems in granular materials”. Electronic Doctoral Dissertations for UMass Amherst, Paper AAI3110553.
 [12] Masad, S. A. (2005),” Sensitivity analysis of flexible pavement response and AASHTO 2002 design guide for properties of unbound layers, Master's thesis”. Texas A&M University.
[13]  فیروزآبادی ، ر.، حدیدی،ح. ، مهدی پور، الف. (1390)، "آنالیز حساسیت عکس العمل های روسازی با استفاده از مدل سازی غیرخطی". ششمین کنگره ملی مهندسی عمران ، 6 و 7 اردیبهشت.
[14]  عامری، م. ، ملکوتی، م. (1382 )، "تاثیر مشخصات فنی لایه اساس بر روی تنش های ناشی از انقباض بتن در روسازی های بتنی".  فصلنامه جاده، شماره 48، ص. 18-30.
[15] Wang L. (2010), “Mechanics of Asphalt Microstructure and Micromechanics”. McGraw-Hill Companies.
[16] معاونت امور فنی دفتر تدوین ضوابط و معیارهای فنی (1382)، مشخصات فنی عمومی راه (تجدید نظر اول).  سازمان مدیریت و برنامه ریز ی کشور، چاپ اول.