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Auteur You, Zhanping
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Affiner la recherchePrediction of Creep Stiffness of Asphalt Mixture with Micromechanical Finite-Element and Discrete -Element Models / Qingli Dai in Journal of engineering mechanics, Vol. 133 N°2 (Fevrier 2007)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°2 (Fevrier 2007) . - 163-173 p.
Titre : Prediction of Creep Stiffness of Asphalt Mixture with Micromechanical Finite-Element and Discrete -Element Models Titre original : Prévision de Rigidité de Fluage de Mélange d'Asphalte avec l'Elément Fini Micro-Mécanique et les Modèles Discrets d'Elément Type de document : texte imprimé Auteurs : Qingli Dai, Auteur ; You, Zhanping, Auteur ; Chang, Ching S., Editeur scientifique Article en page(s) : 163-173 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Predictions Creep Stiffness Finite element method Discrete elements Asphalt Mixtures Prévisions Fluage Rigidité Méthode d'élément fini Eléments discrets Asphalte Mélanges Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This study presents micromechanical finite-element (FE) and discrete-element (DE) models for the prediction of viscoelastic creep stiffness of asphalt mixture. Asphalt mixture is composed of graded aggregates bound with mastic (asphalt mixed with fines and fine aggregates) and air voids. The two-dimensional (2D) microstructure of asphalt mixture was obtained by optically scanning the smoothly sawn surface of superpave gyratory compacted asphalt mixture specimens. For the FE method, the micromechanical model of asphalt mixture uses an equivalent lattice network structure whereby interparticle load transfer is simulated through an effective asphalt mastic zone. The ABAQUS FE model integrates a user material subroutine that combines continuum elements with viscoelastic properties for the effective asphalt mastic and rigid body elements for each aggregate. An incremental FE algorithm was employed in an ABAQUS user material model for the asphalt mastic to predict global viscoelastic behavior of asphalt mixture. In regard to the DE model, the outlines of aggregates were converted into polygons based on a 2D scanned mixture microstructure. The polygons were then mapped onto a sheet of uniformly sized disks, and the intrinsic and interface properties of the aggregates and mastic were assigned for the simulation. An experimental program was developed to measure the properties of sand mastic for simulation inputs. The laboratory measurements of the mixture creep stiffness were compared with FE and DE model predictions over a reduced time. The results indicated both methods were applicable for mixture creep stiffness prediction.
Cette étude présente l'élément fini micromécanique (Fe) et les modèles discrets de l'élément (De) pour la prévision de la rigidité visco-élastique de fluage du mélange d'asphalte. Le mélange d'asphalte se compose de mélanges bien gradués liés avec du mastic (asphalte mélangé aux fines et aux granulats fins) et les vides d'air. (La 2D) microstructure bidimensionnelle du mélange d'asphalte a été obtenue par optiquement le balayage la surface sans à-coup sciée des spécimens compacts rotatoires de mélange d'asphalte de superpave. Pour la méthode de Fe, le modèle micromécanique du mélange d'asphalte emploie une structure équivalente de réseau de trellis par lequel le transfert de charge d'inter-particle soit simulé par une zone efficace de mastic d'asphalte. Le modèle de Fe d'ABAQUS intègre un sous-programme matériel d'utilisateur qui combine des éléments de continuum avec les propriétés viscoélastiques pour le mastic efficace d'asphalte et des éléments rigides de corps pour chaque agrégat. Un algorithme par accroissement de Fe a été utilisé dans un modèle matériel d'utilisateur d'ABAQUS pour que le mastic d'asphalte prévoie le comportement viscoélastique global du mélange d'asphalte. En vue de ce model, les contours des agrégats ont été convertis en polygones basés sur une 2D microstructure balayée de mélange. Les polygones ont été alors tracés sur une feuille de disques uniformément classés, et les propriétés de qualité intrinsèque et d'interface des agrégats et du mastic ont été assignées pour la simulation. Un programme expérimental a été développé pour mesurer les propriétés du mastic de sable pour des entrées de simulation. Les mesures de laboratoire de la rigidité de fluage de mélange ont été comparées au Fe et à l'excédent de prévisions de DE model un temps réduit. Les résultats ont indiqué que les deux méthodes étaient applicables pour la prévision de rigidité de fluage de mélange.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : : qingdai@mtu.edu, zyou@mtu.edu [article] Prediction of Creep Stiffness of Asphalt Mixture with Micromechanical Finite-Element and Discrete -Element Models = Prévision de Rigidité de Fluage de Mélange d'Asphalte avec l'Elément Fini Micro-Mécanique et les Modèles Discrets d'Elément [texte imprimé] / Qingli Dai, Auteur ; You, Zhanping, Auteur ; Chang, Ching S., Editeur scientifique . - 163-173 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°2 (Fevrier 2007) . - 163-173 p.
Mots-clés : Predictions Creep Stiffness Finite element method Discrete elements Asphalt Mixtures Prévisions Fluage Rigidité Méthode d'élément fini Eléments discrets Asphalte Mélanges Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : This study presents micromechanical finite-element (FE) and discrete-element (DE) models for the prediction of viscoelastic creep stiffness of asphalt mixture. Asphalt mixture is composed of graded aggregates bound with mastic (asphalt mixed with fines and fine aggregates) and air voids. The two-dimensional (2D) microstructure of asphalt mixture was obtained by optically scanning the smoothly sawn surface of superpave gyratory compacted asphalt mixture specimens. For the FE method, the micromechanical model of asphalt mixture uses an equivalent lattice network structure whereby interparticle load transfer is simulated through an effective asphalt mastic zone. The ABAQUS FE model integrates a user material subroutine that combines continuum elements with viscoelastic properties for the effective asphalt mastic and rigid body elements for each aggregate. An incremental FE algorithm was employed in an ABAQUS user material model for the asphalt mastic to predict global viscoelastic behavior of asphalt mixture. In regard to the DE model, the outlines of aggregates were converted into polygons based on a 2D scanned mixture microstructure. The polygons were then mapped onto a sheet of uniformly sized disks, and the intrinsic and interface properties of the aggregates and mastic were assigned for the simulation. An experimental program was developed to measure the properties of sand mastic for simulation inputs. The laboratory measurements of the mixture creep stiffness were compared with FE and DE model predictions over a reduced time. The results indicated both methods were applicable for mixture creep stiffness prediction.
Cette étude présente l'élément fini micromécanique (Fe) et les modèles discrets de l'élément (De) pour la prévision de la rigidité visco-élastique de fluage du mélange d'asphalte. Le mélange d'asphalte se compose de mélanges bien gradués liés avec du mastic (asphalte mélangé aux fines et aux granulats fins) et les vides d'air. (La 2D) microstructure bidimensionnelle du mélange d'asphalte a été obtenue par optiquement le balayage la surface sans à-coup sciée des spécimens compacts rotatoires de mélange d'asphalte de superpave. Pour la méthode de Fe, le modèle micromécanique du mélange d'asphalte emploie une structure équivalente de réseau de trellis par lequel le transfert de charge d'inter-particle soit simulé par une zone efficace de mastic d'asphalte. Le modèle de Fe d'ABAQUS intègre un sous-programme matériel d'utilisateur qui combine des éléments de continuum avec les propriétés viscoélastiques pour le mastic efficace d'asphalte et des éléments rigides de corps pour chaque agrégat. Un algorithme par accroissement de Fe a été utilisé dans un modèle matériel d'utilisateur d'ABAQUS pour que le mastic d'asphalte prévoie le comportement viscoélastique global du mélange d'asphalte. En vue de ce model, les contours des agrégats ont été convertis en polygones basés sur une 2D microstructure balayée de mélange. Les polygones ont été alors tracés sur une feuille de disques uniformément classés, et les propriétés de qualité intrinsèque et d'interface des agrégats et du mastic ont été assignées pour la simulation. Un programme expérimental a été développé pour mesurer les propriétés du mastic de sable pour des entrées de simulation. Les mesures de laboratoire de la rigidité de fluage de mélange ont été comparées au Fe et à l'excédent de prévisions de DE model un temps réduit. Les résultats ont indiqué que les deux méthodes étaient applicables pour la prévision de rigidité de fluage de mélange.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : : qingdai@mtu.edu, zyou@mtu.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 134 n°12 (Décembre 2008) . - pp.1053–1063
Titre : Three-dimensional discrete element models for asphalt mixtures Type de document : texte imprimé Auteurs : You, Zhanping, Auteur ; Sanjeev Adhikari, Auteur ; Qingli Dai, Auteur Année de publication : 2009 Article en page(s) : pp.1053–1063 Note générale : Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Micromechanics Asphalts Mixtures Discrete elements Two-dimensional models Three-dimensional models Voids Aggregates Résumé : The main objective of this paper is to develop three-dimensional (3D) microstructure-based discrete element models of asphalt mixtures to study the dynamic modulus from the stress-strain response under compressive loads. The 3D microstructure of the asphalt mixture was obtained from a number of two-dimensional (2D) images. In the 2D discrete element model, the aggregate and mastic were simulated with the captured aggregate and mastic images. The 3D models were reconstructed with a number of 2D models. This stress-strain response of the 3D model was computed under the loading cycles. The stress-strain response was used to predict the asphalt mixture’s stiffness (modulus) by using the aggregate and mastic stiffness. The moduli of the 3D models were compared with the experimental measurements. It was found that the 3D discrete element models were able to predict the mixture moduli across a range of temperatures and loading frequencies. The 3D model prediction was found to be better than that of the 2D model. In addition, the effects of different air void percentages and aggregate moduli to the mixture moduli were investigated and discussed. ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9399%282008%29134%3A12%281 [...] [article] Three-dimensional discrete element models for asphalt mixtures [texte imprimé] / You, Zhanping, Auteur ; Sanjeev Adhikari, Auteur ; Qingli Dai, Auteur . - 2009 . - pp.1053–1063.
Mécanique appliquée
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 134 n°12 (Décembre 2008) . - pp.1053–1063
Mots-clés : Micromechanics Asphalts Mixtures Discrete elements Two-dimensional models Three-dimensional models Voids Aggregates Résumé : The main objective of this paper is to develop three-dimensional (3D) microstructure-based discrete element models of asphalt mixtures to study the dynamic modulus from the stress-strain response under compressive loads. The 3D microstructure of the asphalt mixture was obtained from a number of two-dimensional (2D) images. In the 2D discrete element model, the aggregate and mastic were simulated with the captured aggregate and mastic images. The 3D models were reconstructed with a number of 2D models. This stress-strain response of the 3D model was computed under the loading cycles. The stress-strain response was used to predict the asphalt mixture’s stiffness (modulus) by using the aggregate and mastic stiffness. The moduli of the 3D models were compared with the experimental measurements. It was found that the 3D discrete element models were able to predict the mixture moduli across a range of temperatures and loading frequencies. The 3D model prediction was found to be better than that of the 2D model. In addition, the effects of different air void percentages and aggregate moduli to the mixture moduli were investigated and discussed. ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%290733-9399%282008%29134%3A12%281 [...]
