個別要素法を応用したアスファルト混合物の粘弾性挙動のシミュレーションに関する研究

离散元法模拟沥青混合料粘弹性行为的研究

• 批准号: 08750571
• 负责人: 高橋 修
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750571/
• 关键词: アスファルト混合物; 個別要素法; 変形解析; 粘弾性挙動

本研究は,粒状体の解析に考案された個別要素法を拡張し,アスファルト混合物の変形解析に適用しようとするものである。最初の取り組みとして,アスファルト混合物と粒状体との差異を整理し,新たに考え入れなければならない特性と数値解析の際の解の安定性を考慮して,粒子相互の法線方向の力学モデルを選定した。アスファルト混合物の最大の特徴である粘弾性的挙動,すなわち応力緩和とクリープ現象が表現可能で,基本的には流体である3要素流体モデル(Voigtモデルとダッシュポット要素を直列に繋いだもの)が最も適した粒子モデルであることを導いた。そして,通常の粒状体と最も異なる点である引張力に対する抵抗性と,圧縮と引張とで作用力が同じでないことも考慮して解析プログラムを作成した。ここで構築した解析モデルの妥当性を評価するために圧縮および引張試験のシミュレーションを行い、実物の試験結果と比較検討した。さらに,局所的な変形挙動がシミュレートできているかどうかをアルミ棒をストレートアスファルトで固めた単純化供試体を用いて評価した。その結果,載荷開始から破壊に至るまでの比較的大きな変形過程の応力-ひずみ関係をトレースすることができ,局所的な変形も実際の試験とほぼ同様に表現することができた。個別要素法では,粒子モデルを構成する個々の力学要素(バネとダシュポット)の物理定数をどのような考えに基づいて決定するかが問題となる。本研究では,要素の物理定数をパラメトリックに変化させた広範囲のシミュレーションを実施し,各要素の抗力と粒子集合体の挙動との関係を検討した。パラメトリック解析により,集合体の挙動は主にバネ係数と付加ダッシュポットの粘性係数および圧縮と引張の強度比によって決まることになり,Voigtモデルのバネ係数と粘性係数は解の安定性に大きく影響することが明らかとなった。特にVoigtモデル部分のバネ係数と粘性係数の組み合わせは重要である。本研究では,時間的な制約からtime history的な検討,すなわちシミュレーションにおける経過時間と実物の挙動における時間経過の対応づけが十分に検討できなかった。シミュレーションの際の間分割Δtも含めて今後の課題である。

这项研究扩展了设计用于分析颗粒体的单个元素方法，并旨在将其应用于沥青混合物的变形分析。作为第一种方法，我们已经组织了沥青混合物和颗粒之间的差异，并在数值分析过程中考虑了新必要的特征和溶液的稳定性，并在颗粒的正常方向上选择了机械模型。粘弹性行为是沥青混合物的最大特征，即应力松弛和蠕变现象，并且已经发现三元素流体模型（一种串联的Voigt模型和dashpot元素），基本上是一种流体，是最合适的粒子模型。还考虑了对拉伸力的抵抗力，这是普通颗粒体的最独特点，压缩和张力的劳动力并不相同。为了评估此处构建的分析模型的有效性，模拟了压缩和拉伸测试，并将其与实际的测试结果进行了比较。此外，使用简化的样品评估了是否可以模拟局部变形行为，其中铝杆用直沥青固化。结果，可以追溯到从负载开始到断裂的相对较大的变形过程的应力 - 应变关系，并且局部变形几乎可以与实际测试以相同的方式表示。在单个元素方法中，问题是什么样的想法是基于确定组成粒子模型的单个机械元素（弹簧和仪表板）的物理常数。在这项研究中，进行了广泛的模拟，其中元素的物理常数参数发生了变化，并检查了每个元素的阻力与粒子组合的行为之间的关系。参数分析表明，组件的行为主要取决于弹簧系数和添加仪表板的粘度系数以及压缩和拉伸强度的强度比，弹簧系数和VOIGT模型的弹簧系数和粘度系数对解决方案的稳定性具有重大影响。 VOIGT模型部分的弹簧系数和粘度系数的组合特别重要。在这项研究中，由于时间限制，无法充分检查时间历史，即在模拟中经过的时间与实际对象的行为之间的时间相关。这是一个未来的问题，包括模拟过程中的di​​visionΔT。

项目成果

高橋修: "個別要素法によるアスファルト混合物のシミュレーションに関する基礎的研究" 舗装工学論文集. 第1巻. 23-32 (1996)

Osamu Takahashi：“使用离散元方法模拟沥青混合料的基础研究”路面工程论文卷 1. 23-32 (1996)。

Osamu TAKAHASHI: "Reinforcement Effects of Grid Panel Buried in Asphalt Layer" Proceedings of the 6^<th> Workshop on Paving in Cold Areas. Volume 1. 265-285 (1996)

Osamu TAKAHASHI：“埋入沥青层中的网格板的加固效果”第六届寒冷地区铺路研讨会论文集。