PORTELA, E. de L. Análise viscoelástica de materiais asfálticos considerando os efeitos da temperatura e do dano. 2011. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transportes) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-08-31T17:53:42Z
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Previous issue date: 2011-10 / This work presents an algorithm to modeling the damage and temperature effects on
flexible pavements. This formulation considers the material as viscoelastic. It is wellknown
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 / O presente trabalho apresenta um algoritmo para o tratamento do dano e do efeito da
temperatura em pavimentos flexíveis considerando o material como viscoelástico. A
presença do ligante asfáltico na mistura faz com que o comportamento mecânico
dependa do tempo e da taxa de carregamento e outros fatores. Verifica-se que este
comportamento pode ser representado de maneira adequada através do uso de modelos
constitutivos viscoelásticos. Existem outros fatores que devem ser considerados para
uma análise mais próxima da realidade, entre eles, cita-se: o dano e a temperatura. Neste
estudo, propõe-se modelar o comportamento dependente do tempo e taxa de
carregamento, o efeito da temperatura, e trincamento dos materiais utilizados na
execução do revestimento asfáltico. Na abordagem proposta, os efeitos dependentes do
tempo são modelados através da teoria da viscoelasticidade linear e o trincamento
através da mecânica do dano contínuo. Esta última busca modelar o processo de
microtrincamento distribuído que ocorre antes do aparecimento de uma trinca discreta.
Nesta abordagem o dano que ocorre no interior de um determinado material é
representado através de variáveis internas de estado. A evolução do dano é descrita por
um modelo fenomenológico que tipicamente é desenvolvido a partir de resultados de
ensaios de laboratório. Quanto à modelagem do efeito da temperatura, este trabalho
apresenta uma metodologia para análise termo-mecânica de pavimentos asfálticos
utilizando um modelo viscoelástico para materiais termo-reologicamente simples.
Também é feito uso do Princípio da Superposição Tempo-Temperatura (PSTT) para a
caracterização do material. Este princípio diz que o comportamento tensão-deformação
em uma dada temperatura para uma determinada taxa de deformação pode ser obtido a
partir do comportamento em outra temperatura para uma taxa de deformação diferente.
Esta nova taxa de deformação é obtida simplesmente escalando-se o tempo com uma
função da temperatura que usualmente é conhecida como fator deslocamento tempotemperatura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/3682 |
| Date | 10 1900 |
| Creators | Portela, Enson de Lima |
| Contributors | Holanda, Áurea Silva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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