AnÃlise ViscoelÃstica de Materiais AsfÃlticos Considerando os Efeitos da Temperatura e do Dano
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| Data de Publicação: | 2011 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC |
| Texto Completo: | http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7824 |
Resumo: | O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da temperatura em pavimentos flexÃveis considerando o material como viscoelÃstico. A presenÃa do ligante asfÃltico na mistura faz com que o comportamento mecÃnico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada atravÃs do uso de modelos constitutivos viscoelÃsticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma anÃlise mais prÃxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propÃe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execuÃÃo do revestimento asfÃltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo sÃo modelados atravÃs da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento atravÃs da mecÃnica do dano contÃnuo. Esta Ãltima busca modelar o processo de microtrincamento distribuÃdo que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material à representado atravÃs de variÃveis internas de estado. A evoluÃÃo do dano à descrita por um modelo fenomenolÃgico que tipicamente à desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratÃrio. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para anÃlise termo-mecÃnica de pavimentos asfÃlticos utilizando um modelo viscoelÃstico para materiais termo-reologicamente simples. TambÃm à feito uso do PrincÃpio da SuperposiÃÃo Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterizaÃÃo do material. Este princÃpio diz que o comportamento tensÃo-deformaÃÃo em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformaÃÃo pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformaÃÃo diferente. Esta nova taxa de deformaÃÃo à obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma funÃÃo da temperatura que usualmente à conhecida como fator deslocamento tempo-temperatura |
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A presenÃa do ligante asfÃltico na mistura faz com que o comportamento mecÃnico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada atravÃs do uso de modelos constitutivos viscoelÃsticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma anÃlise mais prÃxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propÃe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execuÃÃo do revestimento asfÃltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo sÃo modelados atravÃs da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento atravÃs da mecÃnica do dano contÃnuo. Esta Ãltima busca modelar o processo de microtrincamento distribuÃdo que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material à representado atravÃs de variÃveis internas de estado. A evoluÃÃo do dano à descrita por um modelo fenomenolÃgico que tipicamente à desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratÃrio. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para anÃlise termo-mecÃnica de pavimentos asfÃlticos utilizando um modelo viscoelÃstico para materiais termo-reologicamente simples. TambÃm à feito uso do PrincÃpio da SuperposiÃÃo Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterizaÃÃo do material. Este princÃpio diz que o comportamento tensÃo-deformaÃÃo em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformaÃÃo pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformaÃÃo diferente. Esta nova taxa de deformaÃÃo à obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma funÃÃo da temperatura que usualmente à conhecida como fator deslocamento tempo-temperaturaThis work presents an algorithm to modeling the damage and temperature effects on flexible pavements. This formulation considers the material as viscoelastic. It is well-known not only that asphalt pavements present a mechanical behavior that depends on time, temperature and loading rate but also it can be represented by viscoelastic models. There are some important variables which should be considered for a better performance of the model. Two of then are: Damage and Temperature. This work will study both of then. The increase of the temperature increases the viscous part of the viscoelastic behavior, while the decrease of the temperature increases the elastic part, increasing the material stiffness. The stiffness variation affects the stresses, strains and displacements in asphalt pavements. It is generally accepted in pavement literature that asphalt mixtures can be considered as a thermorheologically simple material and that the Time-Temperature Superposition Principle (TTSP) is valid. Thus, this work presents an algorithm to the viscoelastic analysis of asphalt pavements including the temperature effects. A flexible pavement is analyzed in order to assess the importance of temperature effects on the stresses, strains and displacements in the structural behavior of asphalt pavements. For low stresses the behavior of asphaltic pavements can be accurately modeled using viscoelastic models. However, as the stress level increases distributed micro-cracking arises in the asphalt concrete, leading to permanent deformations. To address these issues, this paper presents a finite element formulation for nonlinear time-dependent analysis of asphalt concrete. The modeling strategy is based on the use of the elastic-viscoelastic correspondence principle and the consideration of micro-cracking through continuum damage mechanics. Considering that the relaxation modulus is given by a Prony series, a very efficient recursive algorithm is obtained where the variables at one time step depend only on the variables of the previous step. The nonlinear equations at both local (constitutive) and global levels are solved by the Newton-Raphson Method. The numerical results using this algorithm will be compared with available solutions nÃo hÃhttp://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7824application/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCinstname:Universidade Federal do Cearáinstacron:UFC2019-01-21T11:20:50Zmail@mail.com - |
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O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da temperatura em pavimentos flexÃveis considerando o material como viscoelÃstico. A presenÃa do ligante asfÃltico na mistura faz com que o comportamento mecÃnico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada atravÃs do uso de modelos constitutivos viscoelÃsticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma anÃlise mais prÃxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propÃe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execuÃÃo do revestimento asfÃltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo sÃo modelados atravÃs da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento atravÃs da mecÃnica do dano contÃnuo. Esta Ãltima busca modelar o processo de microtrincamento distribuÃdo que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material à representado atravÃs de variÃveis internas de estado. A evoluÃÃo do dano à descrita por um modelo fenomenolÃgico que tipicamente à desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratÃrio. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para anÃlise termo-mecÃnica de pavimentos asfÃlticos utilizando um modelo viscoelÃstico para materiais termo-reologicamente simples. TambÃm à feito uso do PrincÃpio da SuperposiÃÃo Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterizaÃÃo do material. Este princÃpio diz que o comportamento tensÃo-deformaÃÃo em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformaÃÃo pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformaÃÃo diferente. Esta nova taxa de deformaÃÃo à obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma funÃÃo da temperatura que usualmente à conhecida como fator deslocamento tempo-temperatura |
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This work presents an algorithm to modeling the damage and temperature effects on flexible pavements. This formulation considers the material as viscoelastic. It is well-known not only that asphalt pavements present a mechanical behavior that depends on time, temperature and loading rate but also it can be represented by viscoelastic models. There are some important variables which should be considered for a better performance of the model. Two of then are: Damage and Temperature. This work will study both of then. The increase of the temperature increases the viscous part of the viscoelastic behavior, while the decrease of the temperature increases the elastic part, increasing the material stiffness. The stiffness variation affects the stresses, strains and displacements in asphalt pavements. It is generally accepted in pavement literature that asphalt mixtures can be considered as a thermorheologically simple material and that the Time-Temperature Superposition Principle (TTSP) is valid. Thus, this work presents an algorithm to the viscoelastic analysis of asphalt pavements including the temperature effects. A flexible pavement is analyzed in order to assess the importance of temperature effects on the stresses, strains and displacements in the structural behavior of asphalt pavements. For low stresses the behavior of asphaltic pavements can be accurately modeled using viscoelastic models. However, as the stress level increases distributed micro-cracking arises in the asphalt concrete, leading to permanent deformations. To address these issues, this paper presents a finite element formulation for nonlinear time-dependent analysis of asphalt concrete. The modeling strategy is based on the use of the elastic-viscoelastic correspondence principle and the consideration of micro-cracking through continuum damage mechanics. Considering that the relaxation modulus is given by a Prony series, a very efficient recursive algorithm is obtained where the variables at one time step depend only on the variables of the previous step. The nonlinear equations at both local (constitutive) and global levels are solved by the Newton-Raphson Method. The numerical results using this algorithm will be compared with available solutions |
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O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da temperatura em pavimentos flexÃveis considerando o material como viscoelÃstico. A presenÃa do ligante asfÃltico na mistura faz com que o comportamento mecÃnico dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este comportamento pode ser representado de maneira adequada atravÃs do uso de modelos constitutivos viscoelÃsticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para uma anÃlise mais prÃxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste estudo, propÃe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na execuÃÃo do revestimento asfÃltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do tempo sÃo modelados atravÃs da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento atravÃs da mecÃnica do dano contÃnuo. Esta Ãltima busca modelar o processo de microtrincamento distribuÃdo que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta. Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material à representado atravÃs de variÃveis internas de estado. A evoluÃÃo do dano à descrita por um modelo fenomenolÃgico que tipicamente à desenvolvido a partir de resultados de ensaios de laboratÃrio. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho apresenta uma metodologia para anÃlise termo-mecÃnica de pavimentos asfÃlticos utilizando um modelo viscoelÃstico para materiais termo-reologicamente simples. TambÃm à feito uso do PrincÃpio da SuperposiÃÃo Tempo-Temperatura (PSTT) para a caracterizaÃÃo do material. Este princÃpio diz que o comportamento tensÃo-deformaÃÃo em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformaÃÃo pode ser obtido a partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformaÃÃo diferente. Esta nova taxa de deformaÃÃo à obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma funÃÃo da temperatura que usualmente à conhecida como fator deslocamento tempo-temperatura |
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