مدلسازی ساختاری مخلوط آسفالتی

مدلسازی ساختاری مخلوط آسفالتی

فصل اول: مدلسازی ویسکوالاستوپلاستیک خرابی در محیط­های پیوسته برای مخلوط آسفالتی با افزایش خرابی

این فصل از کتاب، توسعه مدل آسیب محیط پیوسته (زنجیره) ویسکوالاستوپلاستیک (VEPCD) جهت عملکرد مخلوط آسفالتی در کشش و فشار را ارائه می­کند. استراتژی (تدبیر) مدل سازی براساس 1- اصل سازگاری (تطابق) خاصیت الاستیک – ویسکوالاستیک (خاصیت ارتجاعی – ارتجاعی لزجی) 2- مکانیک خرابی در محیط پیوسته برای محاسبه اثر ریز ترک خوردگی در عملکرد مشخصه 3- زمان سنجی و تنش وابسته به مدل ویسکوپلاستیک برای محاسبه عملکرد پلاستیک (خمیری) و ویسکوپلاستیک (خمیری لزجی) و 4- اصل بر هم نهی زمان – حرارت (TTS) بهمراه گسترش خرابی برای توصیف اثر حرارت در عملکرد مشخصه اتخاذ شده است. نتیجه مدلها بوسیله روش تجزیه کرنشی برای شکل مدل VEPCD تجمیع گردیده­اند. مدل VEPCD در کشش برای چهار نوع مخلوط مصالح سنگی و قیر توسعه یافته است که سه مخلوط از چهار مخلوط آسفالتی مزبور با استفاده از پلیمرها اصلاح گردیده­اند. این مدل بطور دقیق پیش بینی عملکرد ماده در کشش را بر روی یک طیف وسیعی از شرایط مختلف از موارد مورد استفاده برای تعیین مشخصات مدل، از جمله نتایج حاصل از آزمایشات کرنش حرارتی محدود نمونه پیچشی(TSRST) در چندین مقادیر مختلف سردشدگی قرار گرفته­اند، نشان داده است. نهایتاً، بحثی کوتاه در مدل VEPCD تحت فشار و اجرای مدل المان محدود ارائه شده است.

 مقدمه

بسط یک مدل ریاضی واقع بینانه از عملکرد مکانیکی مخلوط آسفالتی بهمراه افزایش خرابی مسئله پیچیده­ای است. این پیچیدگی به اثرات ذاتی ویسکوالاستیک بیندر (آستر)، ماهیت پیچیده توصیف تحول خرابی، جریان خمیری و خمیری لزجی بیندر، اصطکاک بین    سنگدانه­های ریز، و پیوند میان این مکانیزم­ها نسبت داده شده است. به علاوه مشکلات دیگری از این واقعیت که مدل باید قادر به توجیه اثرات نرخ بارگذاری، زمان بارگذاری، دوره استراحت، دما، کهنگی، و حالت تنش چنانکه نتیجه مدل قابل اعمال به طیف

فهرست مطالب

فصل اول

مدلسازی ویسکوالاستوپلاستیک خرابی در محیط های پیوسته برای مخلوط آسفالتی با افزایش خرابی   1

چکیده: 1

1-1- مقدمه. 2

1-2- ساختار تحلیلی.. 3

1-3-TTS  بهمراه افزایش خرابی.. 4

1-4- مدل VECD (مدل ویسکو الاستیک خرابی در محیطهای پیوسته) 8

1-5- اصل تطابق الاستیک – ویسکوالاستیک    8

1-6- محاسبه شبه کرنش (کرنش مجازی) 14

1-7- تئوری کار پتانسیل.. 15

1-7-1- تعیین S. 21

1-8- معادله مشخصه خرابی.. 25

1-9- مدل ویسکوپلاستیک ( ارتجاعی نیمه کشسان ) کرنش سختی   27

1-10- مدل VEPCD.. 28

1-11- کالیبراسیون مدل VEPCD در کشش    28

1-11-1- مواد و سیستم انجام آزمایش... 28

1-11-2- برنامه آزمایش کالیبراسیون ( تنظیم ) 30

1-11-2-1- خصوصیات ویسکوالاستیک خطی   30

1-11-2-2- خصوصیات VECD.. 33

1-11-2-3- خصوصیات VP. 35

1-12- اعتبارسنجی مدل VEPCD در کشش    39

1-12-1- اعتبار سنجی توسط آزمایش TSRST. 42

1-12-2- پیش بینی تاریخچه  تنش حرارتی   43

1-12-3- پیشبینی نقطه شکست (گسیختگی) 45

1-13- مدل VEPCD در فشار 48

1-13-1- بررسی (تایید ) مدل VEPCD در فشار 51

1-14- اجرای مدل VEPCD در برنامه المان محدود  58

1-15- خلاصه و نتیجه گیری.. 61

منابع و مآخذ. 62

فصل دوم

مدلسازی ساختاری مخلوط آسفالتی در حالت تغییر یافته یکپارچه  67

چکیده 67

2-1 مقدمه. 68

2-2- حیطه پژوهش... 69

روشهای تحلیل و طراحی روسازی.. 70

2-3- اهداف.. 73

2-3-1- بررسی روش ضریب برجهندگی   74

2-4- نکات.. 75

2-5- سایر مدلها 78

2-6- مدل یکپارچه. 79

2-6-1- عوامل موثر در مدل مکانیستیک یکپارچه  80

2-7- مدلهای حالت تغییر یافته (DSC) 81

2-7-1- مفهوم حالت تغییر یافته. 81

2ـ8ـ معادلات.. 83

2-9- قابلیت ها و ویژگی های سلسله مراتبی   83

2ـ10ـ مدلهای پلاستیسیته (حالت خمیری) 86

2-10-1- آشفتگی.. 88

2-11- رفتار خزشی.. 89

2-12- تاثیرات گرمایی (حرارتی) 90

2-12-1- اثر آهنگ تغییرات.. 91

2-13- شکست.. 91

2-13-1- ترمیم یا سخت شدگی.. 92

2-13-2- سطوح مشترک و درزها 93

2-14 مقادیر ثابت مصالح. 93

2-14-1 تعیین پارامترها 95

2-15- روایی (اعتبار سنجی) آزمونهای آزمایشگاهی   95

2-16- اعتبار سنجی مخلوط آسفالتی.. 95

2-17 اجرای رایانهای.. 98

2-17-1 بارگذاری.. 99

2-18 اعتبارسنجی ها و کاربردها 101

2-18-1 مقادیر ثابت(پارامترهای) مصالح  102

2-18-2 بارگذاری.. 105

2-19- ترکهای انعکاسی.. 110

2-20- روش بررسی یکپارچه. 112

2-21- نتیجهگیری.. 113

منابع و مآخذ. 115

فصل سوم

قانون دی بندیتو و نایفر برای رفتار ویسکوـ الاستوـ پلاستیک حرارتی مخلوط آسفالتی   121

چکیده 121

3-1- مقدمه. 122

3-2- تاثیرات وارده بر جادههای آسفالتی.. 123

3-2-1- کلیات.. 123

3-2-2- اثر ترافیک... 123

3-2-3- تاثیرات دما 124

3-2-4- رفتار مواد قیری در ساختمان روسازی   126

3-3- ارائه قانون DBN.. 127

3-3-1- تشریح رفتار جسم EP_i 128

3-3-2- تشریح رفتار جسم  V_i 130

3-3-3- رفتار تردِ فنر با سختی

E

0 .. 130

3-4- چطور با قاعده سازی یکسان میتوان رفتار انواع مختلف مخلوطها را توصیف کرد  131

3-5- پیشرفتهای اخیر به دست آمده در قانون DBN   132

3-5-2- کرنشهای بزرگ و تعداد چرخههای کم: جریان غیرخطی و ویسکوپلاستیک    135

3-5-3- کرنشهای بزرگ در دماهای پائین: گسیختگی ترد  138

3-6- پیشرفتهای کنونی قانون DBN.. 139

3-6-1 کرنشهای کوچک و تعداد چرخههای زیاد: قانون خرابی حاصل از خستگی   139

3-6-2- بارگذاری متناوب(سیکلی) درآزمایشهای تحت تنش کنترل شده: تجمع تغییر شکلهای دائمی   141

3-6-3- تیکسوتروپی.. 142

3-6-4- ترمیم. 143

3-7- تعمیم سه بعدی.. 143

3-8- نتایج. 144

منابع و مآخذ. 146