بررسی رفتار ترک‌خوردگی مخلوط‌های آسفالتی با به‌کارگیری مدل‌سازی ناهمگن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشجو دکتری راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 راه و ترابری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

در این مقاله با مدل‌سازی ناهمگن، رفتار رشد ترک‌خوردگی مخلوط آسفالتی بررسی می‌ گردد. بدین منظور ابتدا نمونه‌ های آسفالتی با استفاده از الگوریتم تولید و توزیع تصادفی سنگ‌دانه‌ها ایجاد می‌شوند. سپس، این نمونه‌های آسفالتی به‌صورت عددی مورد تحلیل قرارگرفته و پارامترهای شکست مخلوط آسفالتی محاسبه می‌گردد. در ادامه تأثیر توزیع سنگ‌دانه‌ها، مدول الاستیسیته سنگ‌دانه‌ها، ضریب پواسون سنگ‌دانه‌ها، مدول الاستیسیته ماستیک، ضریب پواسون ماستیک و بارگذاری تحت مودهای ترکیبی بر پارامترهای شکست مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد مدل‌سازی ناهمگن به‌صورت محسوسی پاسخ‌های مکانیکی مخلوط آسفالتی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. موقعیت نوک ترک تأثیر بسزایی بر مقدار و علامت ضرایب شدت تنش دارد، به‌طوری‌که اگر نوک ترک درناحیه ماستیک قرار داشته باشد، ضریب شدت تنش مود I در مدل‌سازی همگن کمتر از مدل‌سازی غیر همگن خواهد بود. درحالی‌که اگر نوک ترک در سنگ‌دانه‌ها قرار داشته باشد مقدار ضریب شدت تنش مدل‌سازی غیر همگن، بیشتر از مدل‌سازی همگن می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Cracking Growth Behavior of Asphalt Mixture Using Heterogeneous Modeling

نویسندگان [English]

  • Hassan Ziari 1
  • Behrooz ghobadipour 2
  • Majid Jebalbarezi 3
1 Asphalt Mixtures and Bitumen Research Center (ABRC), Iran University of Science and Technology (IUST), Narmak, 16846-13114 Tehran, Iran
2 Civil engineering department, Iran University of science and technology, Tehran, Iran.
3 School of Civil Engineering, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Cracking is one of the prevalent failure modes of asphalt pavement. After formation of cracks, the structural capacity of pavement is reduced, and therefore, its permeability increases to facilitate moisture penetration in the lower layers. On the other hand, asphalt mixture is a heterogeneous material contains aggregates, bitumen and air void. Aggregates with different shape and size are distributed randomly in asphalt mixture. In this study, the cracking behavior of numerical asphalt mixtures samples, which are created by the generation and packing algorithm was investigated. Using extensive two-dimensional finite element analysis, the effect of crack length and angle, stiffness of aggregate and mastic, Poisson’s ratio of aggregate and mastic, crack tip location, and air void on stress intensity factors (KI and KII) were investigated. It was shown that Crack tip location was the most important parameter affecting the magnitude of KI and KII. When the crack tip is in aggregates, the stress intensity factors are greater than those in homogenous modeling. On the other hand, the stress intensity factors are smaller than those in homogenous modeling when the crack tip is located in mastic.

کلیدواژه‌ها [English]

  • finite element method
  • Fracture Mechanic
  • Multi-scale modeling, Generation and Packing Algorithm