دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی مکانیک

  آقای مهندس سجاد پیرمحمد، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی، بیست و ششم اسفندماه سال91، از رساله خود با عنوان « بررسی رفتار شکست مواد آسفالتی در دماهای پایین تحت بارگذاری ترکیبی کششی-برشی» دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر مجیدرضا آیت­الهی برعهده دارد به شرح زیر می‌باشد.

  ترک­خوردگی بتن آسفالتی در جاده­ها و خیابانها یکی از معضلات عمده رانندگی می­باشد. رشد ترک در جاده­ها معمولاً در اثر رفت و آمد وسائط نقلیه رخ داده و در شرایط دمایی زیر صفر درجه سانتیگراد تسریع می­شود. در این رساله با انجام تحلیل­های اجزاء محدود سازه­ راه بصورت دو بعدی و سه بعدی نشان داده می­شود که ترک می­تواند بصورت مودهای مختلف شامل مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II در عمق آسفالت گسترش یابد. بنابراین ضروری است که از مواد آسفالتی مقاوم در برابر رشد ترک و شکست تحت این شرایط دمایی و بارگذاری استفاده شود. از آن جا که مواد آسفالتی استفاده شده در جاده­ها در دماهای پایین دارای رفتار ترد می­باشد، تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای تعیین مقاومت شکست آنها مناسب می­باشد. در این رساله مقاومت شکست (یا ضریب شدت تنش بحرانی) مواد آسفالتی مختلف با دانه‌بندی‌ها، قیرها، درصدهای فضای خالی و ضخامت­های مختلف در چندین شرایط دمایی و تحت بارگذاری‌های مختلف از مود I خالص تا مود II خالص با انجام آزمایش خمش سه­نقطه­ای بدست آورده و مقایسه می­شوند. برای انجام آزمایش­های شکست بر روی مواد آسفالتی، نمونه نیم­دیسک خمشی حاوی ترک لبه­ای و قائم پیشنهاد شده است که قابلیت ایجاد مودهای مختلف بارگذاری (مود I ، مود II و مود ترکیبی I/II ) را دارد. نتایج آزمایش­های انجام شده بر روی مواد آسفالتی مختلف نشان می­دهند که مخلوطهای آسفالتی حاوی سنگدانه­های درشت­تر، قیرهای نرم‌تر و درصد فضای خالی کمتر، بهتر در برابر رشد ترک مقاومت می­کنند. همچنین نتایج نشان می­دهند که با کاهش دما، مقاومت شکست بتن آسفالتی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می­یابد. مطابق آزمایش­های انجام شده بر روی نمونه­های نیم­دیسک خمشی با ضخامت­های مختلف، پارامتر ضخامت تأثیری بر روی مقاومت شکست مواد آسفالتی در شرایط دمایی پایین ( -10˚C ) ندارد. همچنین نشان داده می­شود که نتایج این آزمایش­ها با معیار شکست بیشینه تنش مماسی تعمیم­یافته همخوانی خوبی دارند.

  خواص شکست آسفالت علاوه بر دما وابسته به نرخ بارگذاری نیز می­باشد. در نرخ­ بارگذاری‌های پایین (هنگامی که سرعت حرکت وسائط نقلیه پایین می­باشد)، مواد آسفالتی رفتار ویسکوالاستیک از خود نشان می­دهند که در این شرایط تئوری مکانیک شکست الاستیک خطی برای بیان نحوه رشد ترک دیگر از دقت لازم برخوردار نیست. بنابراین در قسمت انتهایی تحقیق، این رفتار شکست آسفالت تحت بارگذاری مود I خالص با استفاده از روش ناحیه چسبناک مورد بررسی قرار می­گیرد و پارامترهای مختلف آن (مانند انرژی چسبناک و استحکام چسبناک) برای چند نوع ماده آسفالتی با قیرها و درصدهای فضای خالی مختلف محاسبه می­شود.  

  واژه‌های کلیدی: مواد آسفالتی، ضریب شدت تنش بحرانی، بارگذاری ترکیبی I/II ، دمای پایین، روش ناحیه چسبناک.