تحلیل اجزای محدود رفتار برشی مخلوط های آسفالتی با استفاده از فک ابداعی

مقاومت برشی آسفالت یکی از مهم ترین ویژگی های مکانیکی در دوام و عملکرد روسازی های جاده ای است که ضعف در آن منجر به ترک، شیارشدگی و خرابی زودهنگام می شود. روش های مرسوم مانند آزمایش جعبه برش مستقیم و آزمون مارشال، به دلیل توزیع غیر یکنواخت تنش و عدم توانایی در بازنمایی شرایط واقعی بارگذاری، دارای محدودیت های جدی هستند و همین امر خلا تحقیقاتی قابل توجهی در ارزیابی دقیق مقاومت برشی ایجاد کرده است. نوآوری این مطالعه، طراحی یک فک ابداعی برای دستگاه مارشال است که با اصلاح هندسه و ایجاد شرایط قیچی مانند، امکان اعمال نیروی برشی واقعی تر را فراهم می سازد. هدف تحقیق، بررسی این فک جدید و اعتبارسنجی عملکرد آن با استفاده از تحلیل اجزای محدود غیرخطی در نرم افزار SolidWorks بود. روش شناسی شامل طراحی سه بعدی فک و نمونه آسفالت، تعریف خواص مصالح بر اساس استانداردهای ASTM، اعمال بارگذاری نرمال ۳۵,۰۰۰ نیوتن، تعریف تماس سطح–به–سطح با ضریب اصطکاک ۰.۳ و مش بندی با کیفیت بالا بود. نتایج نشان داد که فک ابداعی توانست شرایط برشی نزدیک تر به واقعیت ایجاد کند؛ متوسط تنش معادل ون مایز حدود ۱۰۶ × ۳.۰۸۴ نیوتون بر متر مربع، جابجایی ۱.۸۴۳ میلی متر و کرنش معادل ۰.۰۲۲۷ ثبت شد که بیانگر تغییرشکل غیرخطی و آغاز نواحی پلاستیک در آسفالت است. جمع بندی کلی نشان می دهد که ترکیب طراحی مکانیکی نوآورانه و شبیه سازی عددی می تواند روشی کارآمد برای ارتقای ارزیابی مقاومت برشی آسفالت باشد و مسیر توسعه دستگاه های آزمایشگاهی جدید و استانداردهای دقیق تر را هموار سازد.

کلیدواژه ها:

آسفالت ، مقاومت برشی ، فک ابداعی ، دستگاه مارشال ، تحلیل اجزای محدود