بخشی از مقاله
خلاصه
پیش بینی پاسخ روسازی راه اعم از تغییر مکان، تنش و کرنش تحت بارهای وارده از مسائل مهم در طرح روسازی می باشند. بسیاری از محققین در تحلیل روسازی های انعطاف پذیر، از سطح تماس دایره ای با توزیع تنش یکنواخت به دلیل سادگی در تحلیل استفاده می کنند. مطالعات تجربی متعدد بیانگر این واقیعت است که سطح تماس و توزیع واقعی بار ، بسته به نوع بار و میزان باد لاستیک چرخ متفاوت می باشد. سطح واقعی تماس به دلیل پیچیدگی اندازه گیری آن برای وسایل نقلیه در حال حرکت در سرعت های مختلف، ابعادمختلف چرخ ها، فشار باد لاستیک متفاوت، ناهمواریهای سطح روسازی و دمای روسازی همواره یک بحث چالش برانگیز بوده است. در این مقاله حالت های مختلف سطوح بارگذاری و تأثیرآن ها بر روی پاسخ روسازی های آسفالتی با استفاده از روش اجزاء محدود موردبررسی واقع شده و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه خواهند شد.
کلمات کلیدی:اجزاء محدود ، روسازی آسفالتی، سطح تماس
1.مقدمه
یکی از مسائل مهم درطرح روسازی راه تخمین صحیح از میزان تنش و کرنش درساختار روسازی می باشد .در دهه های اخیر برای تحلیل روسازی های انعطاف پذیر، از سطح تماس دایره ای با توزیع تنش یکنواخت به دلیل سادگی در محاسبات وانطباق آن با اکثر روش های طراحی مخصوصا تئوری الاستیک چندلایه ای استفادهشده است، این در حالی است که مطالعات تجربی بیانگر این واقیعت است که حالت وشرای واقعی بار،غیریکنواخت و بستگی به ساختارچرخ،بار چرخ و میزان بادلاستیک دارد.همچنین Park و همکارانش [1] در سال 2005 با استفاده از تحلیل سه بعدی اجزاء محدود نشان دادند که سطح تماس واقعی دارای شدت غیریکنواخت بوده وبه پاسخ واقعی روسازی نزدیک می باشد.
de Beer و همکاران [2] در سال 1997 و [3] Blab در سال 1999 نشان دادند که بسته به نوع و ساختار چرخ ، کاهش باد لاستیک به میزان 50 باعث افزایش سطح تماس به میزان 42 و افزایش باد لاستیک به میزان 50 باعث کاهش سطح تماس به میزان 33 خواهد شد. Wangو Mache [4] در سال 2006 نشان دادند که توزیع تنش بر روی سطح دایره ای شکل باعث تخمین دست بالای کرنش کششی در زیر سطح لایه آسفالتی و باعث تخمین دست پایین مقدار کرنش عمودی فشاری برروی سطح بستر روسازی خواهد شد.[5] Weissman در سال 1999 نشان داد که استفاده از سطح تماس دایره ای و توزیع فشار یکنواخت باعث تخمین دست پایین تنش ها در روسازی میشود. Park وهمکاران[1] در سال 2005 با تحلیل سه بعدی المان محدود بر روی تنش تماسی غیریکنواخت لاستیک به این نتیجه رسیدند که استفاده از توزیع فشارواقعی تایر ،میتواند به طور بسیار زیادی بر روی تأثیر روسازی تأثیر گذار باشد.
Yeu و [6] Svec در سال 1995 نشان دادند که توزیع متفاوت فشار تماسی لاستیک میتواند تأثیر زیادی بر روی تنش ها و تغییر شکل ها در نواحی نزدیک سطح روسازی داشته باشد و نیز پاسخ ها در عمق لایه ها بستگی به میزان با قابل تحمل لایه های فوقانی دارد. معمولا برای اندازه گیری فشار تماسی از یک صفحه ی فشار در سرعت های مختلف برای درک عوامل موثر بر روی توزیع فشار تماسی لاستیک - روسازی استفاده میشود.نتایج این آزمایشات نشان داد که نوع لاستیک ، فشار تماسی ، هندسه چرخ ،میزان بار اعمالی و سرعت وسایل نقلیه برروی توزیع فشار تماسی و شکل واندازه سطح تماس چرخ موثر است [2].هندسه سطح تماس چرخ و روسازی برای سالیان متمادی بصورت دایره ای شکل فرض شده است ، به گونه ای که میزان تنش تماسی چرخ و روسازی با میزان فشار باد داخل لاستیک با هم برابر است که مطابق با این فرض مساحت سطح تماس از رابطه زیربدست می آید :
[4] Wang در سال 2004 نشان داد که استفاده از سطح تماس دایره ای باعث تخمین دست بالای کرنش کششی در زیر لایه آسفالتی خواهد شد و همچنین [5] weissman درسال 1999 نشان دادکه استفاده از سطح تماس دایره ای باعث تخمین دست پائین تنش ها در ساختار روسازی خواهد شد.سطح واقعی تماس به دلیل پیچیدگی اندازه گیری آن برای وسایل نقلیه در حال حرکت در سرعت های مختلف، ابعاد مختلف چرخ وسایل نقلیه، فشار مختلف باد لاستیک، شرای مرزی نظیر بار اعمالی و ناهمواری های سطح روسازی و دمای روسازی همواره یک بحث چالش برانگیز بوده است.به همین دلیل در این مقاله به بررسی و مقایسه حالت های مختلف سطوح بارگذاری و تأثیر آن ها بر روی پاسخ روسازی های آسفالتی نظیر تنش و کرنش در ساختار روسازی با استفاده از شبیه سازی عددی اجزاء محدود پرداخته می شود .
.2سطح تماس چرخ و روسازی
پاسخ های عددی روسازی به طور قابل توجهی متأثر از سطح تماس لاستیک وسطح روسازی است .سطح تماس دایره ای به دلیل سادگی در مدل سازی و تحلیل کاربرد زیادی پیداکرده است.در این مقاله تأثیر سطوح مختلف لاستیک - دایره ای ، مستطیلی ، مربعی و تخم مرغی - مورد مطالعه واقع شده است و پاسخ روسازی تحت تاثیر سطح تماس های مختلف - مستطیلی ، مربعی ، تخم مرغی - با سطح تماس دایره ای مقایسه شده است.رابطه بین ابعاد و سطح تماس برای اشکال در نظر گرفته شده به عنوان سطح تماس لاستیک و روسازی از رواب زیر بدست می آیند.
