Trong hai thập kỷ qua, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là công cụ hiệu quả giúp mô phỏng các ứng xử phi tuyến của kết cấu mặt đường nhựa mà lý thuyết đàn hồi nhiều lớp chưa giải quyết được. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, mô phỏng sự xuống cấp của mặt đường bê tông nhựa dựa trên phần mềm mã nguồn mở Cast3M có sử dụng mô hình vật liệu Generalized Drucker–Prager (GD-P) trong đó các đặc tính cơ học của vật liệu, nhiệt độ môi trường và phương pháp gia tải trên mô hình được xét tới. Kết quả thu được là độ sâu hằn lún vệt bánh xe, các ứng suất và biến dạng dư dưới tác dụng của tải trọng trùng phục. Việc sử dụng hai phương án mô phỏng 2D biến dạng phẳng và 3D và các phương pháp gia tải khác nhau cho phép đánh giá ảnh hưởng của dạng mô hình tới kết quả tính cũng như tổng thời gian tính toán, từ đó đưa ra được một số khuyến cáo cho việc mô phỏng, kiểm tra và dự báo chiều sâu lún vệt bánh xe theo phương pháp phần tử hữu hạn. Kết quả nghiên cứu trình bày trong bài báo nằm trong mục tiêu phát triển công cụ đánh giá và dự báo các trạng thái hư hỏng của kết cấu mặt đường nhựa theo phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng mã nguồn mở Cast3M và các mô hình vật liệu phi tuyến có xét tới ứng xử đàn nhớt và đàn dẻo nhớt.
Phương pháp phần tử hữu hạn (FE) đã được sử dụng rộng rãi trong việc mô phỏng và dự báo sự xuống cấp của kết cấu mặt đường nhựa. Tuy nhiên, mô hình khối ba chiều (3D) trong các hệ thống phần mềm thương mại như ABAQUS hay phần mềm mã nguồn mở như Cast3M đòi hỏi tài nguyên và thời gian tính toán lớn. Để giải quyết vấn đề này, các mô hình đơn giản hóa được quan tâm phát triển cho các mục tiêu cụ thể. Trong nghiên cứu này, lý thuyết cơ bản về phương pháp phân lớp hữu hạn (Finite Layer Method) được trình bày và là cơ sở phát triển mã nguồn FastKM bằng ngôn ngữ lập trình Python và giao diện người dùng cho phép mô phỏng bài toán kết cấu mặt đường nhựa nhiều lớp. Kết quả nhận được là đồ thị và biểu đồ màu thể hiện chuyển vị, ứng suất, biến dạng của kết cấu. Tiếp đó, một kết cấu mặt đường nhựa điển hình được mô phỏng trên 3 phần mềm là CAST3M, ABAQUS và FastKM theo với 3 phương pháp phân tích khác nhau là LET (Layer Elastic Theory), FEM (Finite Element Method) và phân lớp hữu hạn FLM (Finite Layer Method) nhằm kiểm chứng tính chính xác cũng như so sánh thời gian tính toán giữa các mô hình. Phần mềm FastKM sử dụng phương pháp FLM cho kết quả chính xác tương đương với mô hình phần tử hữu hạn 3D trên Abaqus và thời gian tính toán nhanh hơn hai phương pháp còn lại.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.