Detailergebnis zu DOK-Nr. 72977
Überprüfung der Modellierung von Rissentstehung und -fortpflanzung in Asphaltbefestigungen mittels Finite-Elemente-Methode (Orig. engl.: Review of modelling crack initiation and propagation in flexible pavements using the finite element method)
| Autoren |
M.A. Elseifi J. Baek N. Dhakal |
|---|---|
| Sachgebiete |
11.1 Berechnung, Bemessung, Lebensdauer 11.2 Asphaltstraßen |
International Journal of Pavement Engineering 19 (2018) Nr. 3, S. 251-263, 11 B, 1 T, zahlr. Q
Rissbildung ist der vordringlichste Versagenstypus bei der Bewertung der Funktionalität und Leistung einer Straßenbefestigung in Asphaltbauweise. Das Ziel der Studie ist, den Stand des Wissens hinsichtlich der Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) einschließlich Kohäsivmodell (CZM) zur Simulation der Rissbildung in Asphalt unter Feldbedingungen darzustellen. Basierend auf der Recherche wurden zwei Verfahrensweisen zur näheren Betrachtung ausgewählt. Im ersten Ansatz wurden fokussierte Finite-Elemente-Netze verwendet, um die Rissentstehung und Fortpflanzung zu simulieren. Fokussierte Netze erlauben die Abschätzung des J-Integrals und des Spannungsintensitätsfaktors (SIF) mittels verschiedener Kontourlinien im Modell. Während der SIF ein Maß für die Spannungs- und Dehnungsverhältnisse im Bereich der Rissspitze darstellt, kann die Rissfortpflanzung pro Lastzyklus mittels empirischer Methoden, wie zum Beispiel mit der Paris-Geraden, abgeschätzt werden. Im zweiten Ansatz wurde die Rissfortpflanzung mittels FEM und CZM simuliert. Dieser Ansatz erlaubt die nähere Betrachtung der Lastmechanismen, die für die progressive Rissfortpflanzung im gebunden Straßenaufbau verantwortlich sind. Zusammenfassend wird dargestellt, dass beide Ansätze ihre Vorteile bei der Modellierung der Rissentstehung und -fortpflanzung in Asphaltbefestigungen haben. Während die fokussierten Netze eher für die Vorhersage der ertragbaren Lastwechsel im Zusammenhang mit der Rissbildung geeignet sind, kann der CZM-Ansatz zur näheren Betrachtung der für die Rissentstehung und -fortbildung verantwortlichen Spannungen und Mechanismen verwendet werden. Der Beitrag stellt die Zusammenhänge ausführlich in Text und Bild dar.