Selected properties of fem numerical models for inverse analysis of road pavement structures

• Autorzy: Górnaś P. , Pożarycki A.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.014.014

Warianty tytułu

PL

Wybrane cechy numerycznych modeli mes w analizie odwrotnej konstrukcji nawierzchni jezdni

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Biorąc pod uwagę kluczowe parametry modelu nawierzchni jezdni, opartego na metodzie elementów skończonych (MES), takie jak rodzaj, kształt siatki elementów skończonych, warunki brzegowe oraz wymiary modelu nawierzchni, przeprowadzono konfrontację uzyskanych wyników identyfikacji wartości modułów sprężystości z wynikami obliczeń dla modelu, którego równania równowagi statycznej bazują na klasycznej teorii warstw sprężystych spoczywających na półprzestrzeni sprężystej (LET). Podano warunki dla modelu MES, przy których różnica między zidentyfikowanymi wartościami modułów sprężystości względem metody LET jest mniejsza niż 10%. W większości przypadków stwierdzono również, że moduł błędu względnego dla zidentyfikowanych wartości modułów sprężystości obiema metodami zależy od głębokości usytuowania warstwy w modelu.

EN

Taking into consideration the key parameters of a FEM based pavement model, such as type, shape of mesh of finite elements, boundary conditions and dimensions, the authors compared the obtained values of elastic moduli with the results of calculations based on the classical theory of elastic layers positioned on elastic half-space (LET). The properties FEM model have been described for which the obtained difference between identified values of elastic moduli with respect to LET method is less than 10%. Moreover, in the majority of cases it has been concluded that the module of relative error of the values of elastic moduli identified with both methods depends on the depth of the layer within the model.

Słowa kluczowe

PL

mechanika nawierzchni; MES (metoda elementów skończonych); LET; nawierzchnia jezdni; obliczenia odwrotne

EN

backcalculations; Finite Element Method (FEM); LET; pavement; pavement mechanics

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 13, no. 3
• Strony: 203--222
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Górnaś P.

• Instytut Inżynierii Lądowej, Politechnika Poznańska

autor

Pożarycki A.

• Instytut Inżynierii Lądowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Abaqus analysis user's manual, Version 6.11, Dassault SysteMES,2011
• [2] Al-Khoury R. ,Scarpas A., Kasbergen C., Blaauwendraad J.: Spectral element technique for efficient parameter identification of layered media. Part I: Forward calculation. International Journal of Solids and Structures, 38,9, 2001, 1605-1623
• [3] Asghar Bhatti M.: Fundamental Finite Element Analysis and Applications: with Mathematica and Matlab Computations. Wiley, New Jersey, 2005
• [4] Asghar Bhatti M.: Advanced Topics in Finite Element Analysis of Structures: With Mathematica and MATLAB Computations. Wiley, New Jersey, 2006
• [5] Burak G., Emine A., Hilmi L.: Advances in backcalculating the mechanical properties of flexible pavements. Advances in Engineering Software, 37, 7, 2006, 421-431
• [6] Collop A.C., Scarpas A., Kasbergen C., Bondt A.: Development and Finite Element Implementation of Stress-Dependent Elastoviscoplastic Constitutive Model with Damage for Asphalt. Transportation Research Board of the National Academies, 1832, 12, 2003, 96-104
• [7] Dehlen G.L.: The effect of Nonlinear Material Response on the Behavior of Pavements Subjected to Traffic Loads Dehlen. University of Berkeley, 1969
• [8] Duncan J.M., Monismith C.L., Wilson E.L.: FEA of Pavements. Highway Research Record, 228,1968,18-33
• [9] Firlej S.: Mechanika nawierzchni drogowej. Petit s.c., Lublin, 2007
• [10] Fuchang G., LixingH.: Implementing the Nelder-Mead simplex algorithm with adaptive parameters. Computational Optimization and Applications, 51, 1, 2012, 259-277
• [11] Garbowski T.: Stochastic model reduction applied to inverse analysis. Proceedings of the VI International Conference on Adaptive Modeling and Simulation ADMOS 2013, Eds. J.P. Moitinho de Almeida, P. Diez, C. Tiago, N. Pares, CIMNE Barcelona, 2013
• [12] Graczyk M., Rafa J.: Wybrane aspekty zachowania się nawierzchni podatnych w modelach materiałów termo-lepkosprężystych. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 9, 2, 2010, 5-15
• [13] GraczykM., Rafa J., Rafalski L., Zofka A.: New analytical solution of flow and heat refraction problem in multilayer pavement. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 13, 1,2014,33-48
• [14] Guzina B.B., Osburn R.H.: Effective Tool for Enhancing Elastostatic Pavement Diagnosis. Transportation Research Record, 1806, 2002, 30-37
• [15] Hadidi R., Gucunski N.: Probabilistic Inversion: A New Approach to Inversion Problems in Pavement and Geomechanical Engineering. Intelligent and Soft Computing in Infrastructure Systems Engineering, 259, 2009, 21-45
• [16] Irwin L.: Backcalculation: Basics and Beyond. Cornell University, Ithaca, 2004
• [17] Jemioło S., Szwed A.: Zagadnienia statyki sprężystych półprzestrzeni warstwowych. Seria wydawnicza „Monografie Zakładu Wytrzymałości Materiałów, Teorii Sprężystości i Plastyczności", Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2013
• [18] Kim M.: Three-dimensional finite element analysis of flexible pavements considering nonlinear pavement foundation behavior. University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, 2008
• [19] Long F., Monismith C.L. : Use of a Nonlinear Viscoelastic Constitutive Model for Permanent Deformation in Asphalt Concrete. Proc. 3rd Int. Symp. on3D Finite Elements for Pavement Analysis, Design and Research, Amsterdam, 2002
• [20] Nagórska M., Nagórski R.: Analiza statyczna konstrukcji nawierzchni drogowej za pomocą MES i programu abaqus. Logistyka, 3, 2011, 1977-1986
• [21] Nagórski R., Błażejowski K., Marczuk K.: Comparative analysis of strains and durability of asphalt pavement of perpetual and standard type. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 11,4, 2012,311-327
• [22] Scarpas A., Al-Khoury R., Gurp C.A.P.M., Erkens S.M.J.G.: Finite Element Simulation of Damage Development in Asphalt Concrete Pavements. Proc. 8th International Conference on Asphalt Pavements, University of Washington, Washington, 1997
• [23] Szydło A.: Statyczna identyfikacja parametrów modeli nawierzchni lotniskowych. Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej, 45, Seria: monografie, 17, 1995
• [24] Ullidtz P.: Pavement Analysis. Developments in Civil Engineering, Elsevier, 1987
• [25] Van Cauwelaert F.: Pavement Design And Evaluation The Required Mathematics And Its Applications. Federation of the Belgian Cement Industry, Brussels, 2003
• [26] Wu Z., ChenX., YangX.: Finite Element Simulation of Structural Performance on Flexible Pavements with Stabilized Base/Treated Subbase Materials under Accelerated Loading. Transportation Research Center, Louisiana, 2011
• [27] Zafar R., Nassar W., Elbella A.: Interaction between pavement instrumentation and hot mix asphalt in flexible pavements. Bradley University, Bradley, 2003
• [28] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.: The Finite Element Method. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2000