22771

مقايسه نتايج آزمايش تير خمشي با بارگذاري 4 نقطه اي با نتايج مدلسازي المان محدود در نرم افزار آباكوس

كارشناسي ارشد

راه و ترابري

1395

1398/9/3

دكتر حسن زياري

عمران

روسازي¬ها با گذشت زمان به دليل عبور بارهاي ترافيكي و قرار گرفتن در معرض شرايط محيطي مختلف دچار خرابي مي¬گردند. همچنين، روسازي به عنوان سطحي كه قرار است بارگذاري مجدد چند محور سنگين را تحمل كند، مي¬بايست مقاومت كافي در برابر خرابي¬ها داشته باشد. از جمله مهمترين اين خرابي¬ها مي¬توان به پديده خستگي و شيارشدگي اشاره نمود كه به عنوان نگراني اصلي سازمان¬هاي حمل و نقل در زمينه نگهداري و عمر سرويس¬دهي روسازي تلقي شود. پديده خستگي يكي از مهمترين دلايل ضعف در روسازي جاده ها است كه به دليل بارگيري مجدد آن رخ مي¬دهد. بسياري از تحقيقات آزمايشگاهي با هدف تقويت عمر خستگي مخلوط¬هاي آسفالتي انجام مي¬شود، كه در آن¬ها محققان سعي كرده¬اند تا با استفاده از افزودني¬هاي مطلوب، بتوان كيفيت مخلوط¬هاي آسفالتي در برابر وسايل بار ترافيكي افزايش داد. طي سال¬هاي اخير، استفاده از افزودني¬هايي مانند پليمر، پودر آهن، آهك هيدراته، ضايعات شيشه¬اي و لاستيك خرد¬شده جهت بهبود خواص مخلوط¬هاي آسفالتي در نظر گرفته شده است. اما از آنجا كه ساخت و انجام آزمايش¬ها هزينه بر و وقت¬گير بوده، لذا اين تحقيق با هدف شبيه¬سازي آزمايش تير خستگي در نرم افزار آباكوس و صحت سنجي آن با نتايج پايان¬نامه دكتراي آقاي ويلي ونزلو از دانشگاه كرتين انجام شد. هدف اين پژوهش مقايسه نتايج آزمايش تير خمشي با بارگذاري 4 نقطه-اي با نتايج مدل¬سازي المان محدود در نرم افزار آباكوس مي¬باشد. نمونه¬ها مورد بررسي در اين تحقيق چهار نمونه تير براي آزمايش خستگي مي¬باشند، كه يك نمونه شاهد و سه نمونه ديگر نمونه¬هايي با درصد¬هاي 5/1، 3 و 6 درصد ساسوبيت نسبت به درصد وزني قير مي¬باشند. ابعاد نمونه¬هاي تير ميلي¬متر بوده است. در انتها جهت صحت سنجي بيشتر نتايج آزمايش با مدل شبيه سازي، 4 نمونه تير با ابعاد فوق ساخته شده و مورد آزمايش قرار گرفت. همچنين، نتايج مدل شبيه¬سازي شده با استفاده از نرم افزار آباكوس مانند نتايج آزمايشكاهي ويلي ونزلو نشان داد كه با افزايش درصد Sasobit، مقاومت در برابر خستگي بهبود مي¬يابد. همچنين، افزايش درصد ساسوبيت در WMA باعث افزايش سختي خمشي مي¬شود، اما تعداد چرخه¬ها را به دليل خستگي كاهش مي¬دهد. مدل شبيه¬سازي شده با استفاده از نرم افزار آباكوس نشان مي¬دهد كه ضرايب همبستگي براي نمونه¬هاي حاوي 0، 5/1، 3 و 6¬% ساسوبيت به ترتيب 9/0، 87/0، 79/0 و 82/0 مي¬باشند كه مطابقت مناسبي با نتايج آزمايشگاهي دارد.

1399/08/21

Comparison of 4-point bending test results with finite element modeling results in Abaqus

11/23/2020 12:00:00 AM

Over time, pavements deteriorate due to the passage of traffic loads and exposure to various environmental conditions. So, the pavement is supposed to withstand the reloading of several heavy axes and must have sufficient resistance to damage. Fatigue and rutting are the most important of these failures, which are considered as the main concern of transportation organizations in the field of maintenance and service life of the pavement. Fatigue is one of the most important reasons for poor road paving, which occurs due to its reloading. Many laboratory studies are conducted to enhance the fatigue life of asphalt mixtures, in which researchers have tried to increase the quality of asphalt mixtures against traffic loads by using the desired additives. In recent years, additives such as polymers, iron powders, hydrated lime, glass waste, and crushed rubber have been considered to improve the properties of asphalt mixtures. Since the construction and conduct of the experiments were costly and time-consuming, this study was conducted to simulate the fatigue test in Abaqus software and validate it with the results of the doctoral dissertation of Wilfredo Valenzuela from Curtin University. Hence the purpose of this study is to compare the results of the bending beam test with 4-point loading with finite element model. The samples studied in this research are four beams that one of them is a control sample and the other three samples are with percentages of 1.5, 3, and 6% of Sasobit relative to the weight percentage of bitumen. The dimensions of the beam samples were 50*66*360 millimeters. Finally, for further validation of the test results with the simulation model, 4 beam specimens with the above dimensions were made and tested. Also, the results of the simulated model using Abaqus software, such as the results of Wilfredo Valenzuela's experiments, showed that increasing the Sasobit percentage improves fatigue resistance. Furthermore, increasing the Sasobit percentage in WMA increases the flexural stiffness but reduces the number of cycles due to fatigue. The simulated model using Abaqus software shows that the coefficients correlation for samples containing 0, 1.5, 3, and 6% Sasobit are 0.9, 0.87, 0.79, and 82, respectively, which is in good agreement with the laboratory results.