The use of FEM for thermal analyses of the asphalt pavement

Jarosław Górszczyk; Wanda Grzybowska

Opublikowane: 2011-04-01

Tom 10 Nr 4 (2011)

Analizy termiczne asfaltowej nawierzchni drogowej z wykorzystaniem MES

Jarosław Górszczyk , Wanda Grzybowska

Abstrakt

W artykule omówiono wybrane wyniki komputerowej symulacji rozkładu temperatury w drogowych nawierzchniach asfaltowych, których konstrukcje zostały dobrane dla kategorii obciążenia ruchem KR4 i KR6. W obu przypadkach konstrukcji przedstawiono po 5 wariantów, różniących się właściwościami termicznymi zastosowanych materiałów; współczynnik przewodzenia ciepła określono na podstawie badań własnych, nie zróżnicowano warunków brzegowych. We wszystkich wariantach temperaturę górnej powierzchni nawierzchni przyjęto z polowych pomiarów własnych dokonanych w Krakowie. Zjawisko przewodzenia ciepła wewnątrz nawierzchni drogowej opisanego równaniem przewodnictwa cieplnego Fouriera-Kirchhoffa rozwiązano numerycznie stosując metodę elementów skończonych (MES). Analizy przeprowadzono w systemie ANSYS z wykorzystaniem modułu Multiphysics, przy założeniu jednokierunkowego przewodzenia ciepła, jednorodności i izotropii materiałów, z jakich wykonane są poszczególne warstwy. Rozkład temperatury w nawierzchni drogowej w chwili początkowej wyznaczono wykorzystując analizę stacjonarną z określonymi dla danej chwili warunkami brzegowymi. Przedstawiono przebiegi rozkładu temperatury w nawierzchni, analizy statystyczne wartości temperatury na spodzie podbudowy asfaltowej dla różnych wariantów oraz wykresy wrażliwości temperatury na wybrany parametr. W celu sprawdzenia poprawności zastosowanego podejścia porównano wyniki symulacji z rzeczywistymi wartościami temperatury pomierzonymi na różnych głębokościach nawierzchni o układzie warstw zbliżonym do analizowanej konstrukcji dla KR4.

Podobne artykuły

Seoyoung Cho, Éva Lakatos, Analiza MES i zmęczeniowa nawierzchni podatnych na podstawie modelowania rozkładu temperatury , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 21 Nr 2 (2022)
Parth Panchmatia, Michał A. Glinicki, Jan Olek, Wpływ składu mieszanki na właściwości termiczne betonu oraz parametry funkcjonalne nawierzchni sztywnych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 3 (2014)
Marcin Błaszczak, Karol J. Kowalski, Jan Król, Metoda oceny współczynnika tarcia, głębokości makrotekstury i poziomu dźwięku za pomocą analizy obrazu pola kontaktu opony z nawierzchnią , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 2 (2015)
Mirosław Graczyk, Józef Rafa, Leszek Rafalski, Adam Zofka, Nowe rozwiązanie analityczne zadania przepływu i refrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 1 (2014)
Roman Nagórski, Paweł Tutka, Magdalena Złotowska, Dobór obszaru i warunków brzegowych modelu nawierzchni drogowej podatnej w analizie metodą elementów skończonych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 16 Nr 4 (2017)
Piotr Radziszewski, Jerzy Piłat, Michał Sarnowski, Karol J. Kowalski, Jan B. Król, Wpływ wysokiej temperatury na właściwości materiałów stosowanych w konstrukcjach asfaltowych nawierzchni mostowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 3 (2015)
Przemysław Górnaś, Andrzej Pożarycki, Wybrane cechy numerycznych modeli MES w analizie odwrotnej konstrukcji nawierzchni jezdni , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 13 Nr 3 (2014)
Aleksandr Ganyukov, Adil Kadyrov, Kyrmyzy Balabekova, Bakyt Kurmasheva, Badania i obliczenia elementów konstrukcyjnych mostów tymczasowych , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 17 Nr 3 (2018)
Waldemar St. Szajna, Paulina Lechocka, Ocena metod badania gęstości objętościowej szkieletu gruntowego piasku wykorzystujących widełki wibracyjne i stół wibracyjny , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 15 Nr 1 (2016)
Izabela Wójcik-Grząba, Lesław Kwaśniewski, Weryfikacja modelu skończenie elementowego przestrzeni sprężystej w kształcie półkuli , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 14 Nr 1 (2015)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >>

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.

Inne teksty tego samego autora

Jarosław Górszczyk, Konrad Malicki, Bezkontaktowa metoda pomiaru deformacji w badaniach wybranych materiałów stosowanych w budownictwie drogowym , Roads and Bridges - Drogi i Mosty: Tom 22 Nr 4 (2023)

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Górszczyk, J., & Grzybowska, W. (2011). Analizy termiczne asfaltowej nawierzchni drogowej z wykorzystaniem MES. Roads and Bridges - Drogi I Mosty, 10(4), 5–30. Pobrano z https://rabdim.pl/index.php/rb/article/view/v10n4p5

Cited by / Share

Bibliografia

Mieczkowski P.: Model fizyczny obliczania temperatury górnej warstwy nawierzchni asfaltowej. Drogownictwo nr 8/2001, 230 - 235
Google Scholar

Hermansson A.: Simulation of asphalt concrete pavement temperatures for use with forward – opracowanie J. Sudyki. IBDiM, Nowości Zagranicznej Techniki Drogowej nr 155/2004, 5 - 19
Google Scholar

Grzybowska W., Górszczyk J., Zieliński P.: Projekt badawczy Nr 4TO7E 013 28 „Modelowanie zachowania się bitumicznej nawierzchni drogowej w różnych warunkach kontaktu międzywarstwowego z uwzględnieniem pośredniej warstwy geosyntetycznej”, finansowany przez Ministerstwo Nauki i Informatyki w latach 2005-2007
Google Scholar

Wiśniewski S., Wiśniewski T.S.: Wymiana ciepła. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, IV edition, Warszawa, 1994
Google Scholar

Groth C., Müller G.: FEM für Praktiker, Band 3 Temperaturfelder. Expert Verlag, 71272 Renningen, 1995
Google Scholar

Katalog typowych konstrukcji nawierzchni podatnych i półsztywnych. IBDiM, Warszawa, 1997
Google Scholar

de Bondt A.H.: Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays. Delft University of Technology, the Netherlands, 1999
Google Scholar

Sybilski D., Bańkowski W.: Temperatura równoważna nawierzchni asfaltowej ze względu na zmęczenie w polskich warunkach klimatycznych. Drogownictwo nr 6/2004, 179 - 184
Google Scholar

DIN 4108 Wärmeschutz im Hochbau
Google Scholar

Müller R., Pirskawetz S., Weise F.: Einfluss der Wärmeabstrahlung, -leitfähigkeit und -kapazität von Mineralstoffen auf die Energiebilanz von Fahrbahnbefestigungen. Forschung Strassenbau und Strassenverkehrstechnik, Heft 968, Köln, 2007
Google Scholar

Jarosław Górszczyk

jgorszcz@pk.edu.pl

Afiliacja:

Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Budowy Dróg i Inżynierii Ruchu

Wanda Grzybowska