Weryfikacja modeli skończenie elementowych w analizie statycznej konstrukcji nawierzchni drogowych podatnych. [Cz. I] Pionowe oddziaływanie koła pojazdu

Praca dotyczy zastosowań MES w analizie statycznej nawierzchni drogowej podatnej przy wykorzystaniu powszechnie stosowanego modelu mechanicznego (mechanistycznego) nawierzchni tj. liniowo sprężystej półprzestrzeni warstwowej. Jako obciążenie nawierzchni przyjęto prostopadłe do powierzchni jezdni oddziaływanie standardowego koła pojazdu, modelowane obciążeniem równomiernie rozłożonym na powierzchni kołowej. Celem pracy jest weryfikacja różnego typu modeli skończenie elementowych, sformułowanych na podstawie powyższego modelu mechanicznego w odniesieniu do typowego (reprezentatywnego) układu warstw nawierzchni. Weryfikację tę przeprowadzono między innymi poprzez porównania wyników obliczeń za pomocą programu ABAQUS/Standard z rezultatami obliczeń, otrzymanych z wyjściowego modelu z wykorzystaniem metod analitycznych za pomocą programu VEROAD. Sformułowano wnioski dotyczące optymalnego doboru parametrów modeli MES, w tym tak istotnych jak rozmiary obszarów podlegających podziałowi na elementy skończone (wyodrębnionych z nieograniczonej półprzestrzeni stanowiącej model nawierzchni) i warunki brzegowe na ich granicach. Przyjęte założenia i uzyskane wyniki skonfrontowano z analogicznymi w pracach innych autorów.

---

The paper deals with FEM application to the analysis of a road flexible pavement based on the mechanistic model in the form of the layered linearly elastic half-space. The loading representing the wheel - pavement interaction is described as a static load uniformly distributed over the circular area of the pavement surface. The aim of this study is to verify finite element models formulated on the basis of the above mechanical model in the reference to the typical (representative) structure of layer of the pavement. The verification is performed, among others, through comparison between the numerous data calculated with use of ABAQUS/Standard program for the proposed finite element models and the results calculated using VEROAD program which applies analytical methods of solving the formulated problem. The conclusions and recommendations are formulated for the optimal choice of important modeling parameters such as the size of volume modeled by finite elements, boundary conditions on border of the volume, size and type of finite elements. The assumptions and the results are compared with those from the works of other authors.