مدل سازی پاسخ بهینه روسازی آسفالتی به کمک روش اجزای محدود

نوع مقاله: مقاله عمران

نویسندگان

دانشگاه سمنان

چکیده

عوامل گوناگونی همچون مقدار بار، سرعت، اثر چرخ، زمان (نرخ بارگذاری)، تناوب استراحت، دما، وضعیت تنش، مد بارگذاری، پیر شدگی و رطوبت می تواند بر رفتار آسفالت در برابر تغییر شکل و کارایی تاثیرگذار باشد. یکی از مهم‌ترین این عوامل نقش سرعت بر کرنش کششی انتهای لایه آسفالتی می‌باشد، که منجر به شایع ترین نوع خرابی (خستگی) می‌باشد. در این مطالعه، با استفاده از نرم افزارهای آباکوس، انسیس و تری‌دی‌موو،‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ خروجی مورد نظر استخراج گشته، سپس مقایسه‌ای بین این سه نرم‌افزار صورت گرفته است. مدلسازی دینامیکی با تکیه بر رفتار الاستیک لایه‌ها صورت گرفته، این تحقیق همچنین شامل تاثیر سرعت بارگذاری برکرنش کششی زیر لایه آسفالتی نیز می‌باشد. نتایج نشان داده که نرم افزار اباکوس نسبت به انسیس، سریع تر و جامع تر برای تحلیل روسازی می باشد. همچنین تری‌دی‌موو،‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ نسبت به آباکوس و انسیس در مدل های مختلف ویسکو سریعتر عمل کرده، ولی آباکوس تحلیل دینامیک متنوع‌تر و قوی‌تری دارد. مقایسه بین سرعت های مختلف نشان داد سرعت های بالا، خرابی کمتری را در بر دارد. به طور کلی تاثیر سرعت بر کرنش کششی زیر لایه آسفالتی در سرعت های پایین چشمگیرتر است، در سرعت های پایین به دلیل نزدیک شدن به حالت استاتیک این تغییرات به وجود می آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Response Modeling of Asphalt Pavement Using Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • Gholamali Shafabakhsh
  • Hossein naderpour
  • Mana Motamedi
چکیده [English]

A variety of factors such as amount of load, velocity, wheel impact, time (loading rate), rest periods, temperature, and stress state, loading modes, aging and moisture can affect the asphalt behavior against deformation and efficiency. One of the most important factors is the effect of velocity on the tensile strain of the asphalt sub-layer, which leads to the most common type of failure (fatigue). In this study, using Abaqus, Ansys and 3D move soft wares, the desired and then a comparison between these three soft wares has been made. Dynamic modeling is conducted relying on the elastic behavior of layers. The study also includes the impact of loading speed on tensile strain of asphalt sub-layer. Results have indicated that Abaqus software compared with Ansys operates faster and more comprehensive for pavement analysis. In addition, 3D move compared with Abaqus and Ansys operates more rapidly in various model of the visco, but Abaqus has a more varied and stronger dynamic analysis. The comparisons between different velocities showed that high velocities include less fatigue failure. In general, the impact of velocity on the tensile strain in the asphalt sub-layer is more remarkable at low velocities. At low velocities, changes occur due to approaching to the static mode.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dynamic Analysis
  • tensile strain
  • Asphalt Pavement
  • loading speed
 [1] Sousa, J. B., J. Craus, and C. L. (1991), Monismith.Summary report on permanent deformation in asphaltconcrete. SHRP-A/IR-91-104, TRB, National Research Council, Washington,D.C.,.
 [2] Guillermo Thenoux,  Fernando Rodríguez-Roa, (2004)," THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT MODEL FOR FLEXIBLE PAVEMENT ANALYSES BASED ON FIELD MODULUS MEASUREMENTS.
 [3] Hildebrand, George, (2002),”The Design and Performance of Road Pavements”,McGraw-Hill International Series in Civil Engineering,UK.
[4] Huang, Y. H.)1993), " Pavement Analysis and Design", Prentice Hall, NJ.
[5] Harichandran, R., Yeh, M. and Baladi, G. (1990)“MICH-PAVE a non-linear finite element programfor the analysis of flexible pavements“, TransportationResearch Record. 1286, Transportation ResearchBoard, Washington, D.C., pp. 123-131.
[6] Mariana R., Kruntcheva, Andrew, Collop, C. and Thom, Nicholas H. (2005) “Effect of bond condition on flexible pavement performance“, ASCE, Journal of Transportation Engineering, Vol. 131, No. 11, pp.
880—888.
[7] Chen, D. H., Zaman, M., Laguros, J.Soltani, A., Assessment of computer programs for analysis of flexible pavement structure, Transportation Research Record 1482, TRB, National Research Counsel, Washington, D., C., 1995, 123-133.
 [8] Al-Qadi, Yoo, P.J. and Elseifi M.A. (2008) “Dynamic Analysis and In Situ Validationof Perpetual Pavement   Responseto Vehicular Loading” Transportation Research Board.
 [9] Niki D. Beskou, Dimitrios D. Theodorakopoulos (2011) “Dynamic effects of moving loads on road pavements: A review” Soil Dynamics and Earthquake Engineering 31, 547 –567.
 [10].Zelelew H., PapagiannakisT.. (2009) “Analysis  of  Truck  Dynamic  Axle  Loads  using Hilbert–Huang Transform” Transportation Research Board 89th  Annual Meeting January 22-26, 2009 Washington, D.C.
 [11].M.h.nahi, (2008) "analysis of asphalt pavement under nonuiform tire-pavement contact stress using finite element method"
 [12] Pradeep M. Ritter M. Marzougui Dh. Brown D. (2009) “Modeling, testing, and validation of the 2007 chevysilverado finite element model” Transportation Research Board 89th  Annual Meeting January 22-26, 2009 Washington, D.C.
        [13] Al-Qadi, Yoo, P.J. and Elseifi M.A. (2008) “In-Situ Validation of Mechanistic Pavement Finite Element Modeling” Transportation Research Board 85th  Annual Meeting January 22-26, 2006 Washington, D.C.
 [14] MINKWAN KIM, (1998), "THREE-DIMENSIONAL FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FLEXIBLE PAVEMENTS CONSIDERING NONLINEAR PAVEMENT FOUNDATION BEHAVIOR",pp 180-190.
[15] Al-Qadi, Wang, Yoo, (2008)" Dynamic Analysis and In-Situ Validation of Perpetual Pavement Response to Vehicular Loading", TRB, pp 29-39.
[16] Instrumentation for Flexible Pavements-Field Performance of Selected Sensors، Volume1. Final report (1992).
[17] QIAN Guoping1, ZHENG Jianlong, Ph.D and ZHANG Honggang,(2009)," Dynamic Responses Model    of Asphalt Pavement under Complex Vehicle Loads",pp.2.
[18]  Rahman M.T , Mahmud K , Ahsan S, (2011),"  Stress Strain characteristics of flexible pavement using Finite Element Analysis".
[19]  Yoo, P.J. and Al-Qadi, I.L. (2008) “Truth and Myth of Fatigue Cracking Potential in Hot-Mix Asphalt: Numerical Analysis and Validation,” Journal of Association of Asphalt Paving Technologists, Vol. 77, AAPT, pp. 549-590.
 [20] Duncan, J.M., Monismith, C.L., and Wilson, E.L. (1968) “Finite Element Analyses of Pavements,” Highway Research Record, No. 228, TRB, Washington, D.C., pp. 18-33.