تعيين خصوصيات ويسكوالاستيك مخلوط هاي آسفالتي جهت مدلسازي به روش المان محدود در نرم افزار ABAQUS

Determination of the Visco-Elastic Properties of Asphaltic Mixtures for Finite Element Modeling In ABAQUS

مخلوط هاي آسفالتي در اغلب شرايطي كه در طول عمر روسازي در معرض آن قرار مي گيرند، رفتاري ويسكوالاستيك از خود نشان مي دهند. يكي از روش هايي كه به طور گسترده جهت پيش بيني پاسخ هاي ويسكوالاستيك مخلوط آسفالتي مورد استفاده قرار مي گيرد، روش المان محدود است. نرم افزار ABAQUS از جمله ابزارهايي است كه مي تواند مبتني بر روش المان محدود و با در نظر گرفتن همه پارامترهاي تعيين كننده، رفتار مخلوط آسفالتي را شبيه سازي نمايد. استفاده از سري پروني يكي از تكنيك هاي رايج جهت تشريح رفتار ويسكوالاستيك مخلوط آسفالتي در نرم افزار ABAQUS محسوب مي شود. براي اين منظور، نياز است تا پارامترهاي لازم در اين زمينه شامل ثابت هاي پروني، مدول الاستيسيته لحظه اي و نسبت پواسون مخلوط آسفالتي تعيين شوند. از طرفي، تعيين اين پارامترها از طريق آزمايش علاوه بر صرف زمان و هزينه هاي زياد، نياز به تجهيزات پيشرفته آزمايشگاهي دارد. لذا در اين تحقيق تلاش شده است تا با استفاده از روابط نظري و بدون انجام آزمايش، پارامترهاي لازم محاسبه و تعيين شوند. به منظور دستيابي به اين هدف، يك روش تئوري مبتني بر رابطه ويتزاك و الگوريتمي بر پايه روش پيشنهادي اسكاپري و پارك، بسط داده شد و با استفاده از خصوصيات حجمي مصالح مورد استفاده در مخلوط هاي آسفالتي رايج در ايران، پارامترهاي مورد نياز محاسبه و تعيين شدند. براساس نتايج حاصل از اين تحقيق مي توان رفتار ويسكوالاستيك مخلوط هاي آسفالتي رايج در ايران و وابستگي زماني پاسخ هاي آن را در دماي 1/21 درجه سانتي گراد در نرم افزار ABAQUS مدلسازي كرد.

Asphaltic mixtures show viscoelastic behavior under most conditions in their service life in pavements. A finite element modeling is widely used for predicting the viscoelastic responses of asphaltic mixtures. The general purpose ABAQUS software is a commonly used for finite element modeling analysis of different structures، which has the capability for modeling and analysis of structures contains viscoelastic materials. A common method of simulating the viscoelastic behavior in ABAQUS is the use of Prony series. To use this method، the required parameters، including the Prony constants، instantaneous elastic modulus and Poison's ratio must need to be determined. Determination of this parameters using laboratory tests is time consuming and costly and needs sophisticated equipment. Therefore، in this research، it has been attempted to determine the parameters using theoretical models without conducting laboratory tests. To this end، using the Witczak model for prediction of dynamic modulus of asphaltic mixtures and extending the algorithm proposed by Schapery and Park، the parameters of the typical asphaltic concrete mixes in Iran have been determined. The parameters have been determined using the volumetric properties of the mixtures. The results of this research can be used for modeling the time-dependent viscoelastic behavior of asphaltic concrete mixtures in ABAQUS and determination of their responses at a reference temperature of 21.1 ºC.