Rahmani, Mohammad;Kim, Yong-Rak;Park, Yong Boo;Jung, Jong Suk
토지주택연구
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제11권2호
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pp.95-104
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2020
This study aims to explore a purely mechanistic pavement analysis approach where viscoelasticity and fracture of asphalt mixtures are considered to accurately predict deformation and damage behavior of flexible pavements. To do so, the viscoelastic and fracture properties of designated pavement materials are obtained through experiments and a fully mechanistic damage analysis is carried out using a finite element method (FEM). While modeling crack development can be done in various ways, this study uses the cohesive zone approach, which is a well-known fracture mechanics approach to efficiently model crack initiation and propagation. Different pavement configurations and traffic loads are considered based on three main functional classes of roads suggested by FHWA i.e., arterial, collector and local. For each road type, three different material combinations for asphalt concrete (AC) and base layers are considered to study damage behavior of pavement. A concept of the approach is presented and a case study where three different material combinations for AC and base layers are considered is exemplified to investigate progressive damage behavior of pavements when mixture properties and layer configurations were altered. Overall, it can be concluded that mechanistic pavement modeling attempted in this study could differentiate the performance of pavement sections due to varying design inputs. The promising results, although limited yet to be considered a fully practical method, infer that a few mixture tests can be integrated with the finite element modeling of the mixture tests and subsequent structural modeling of pavements to better design mixtures and pavements in a purely mechanistic manner.
It is more appropriate to treat that the semi-solid mixture as a single phase material that obeys incompressibility in the global sense and to analyze the liquid flow only locally than the approach based on compressible yield criteria. In the present study, a numerical algorithm of updating the solid volume fraction based on mixture theory has been developed. Finite element analysis of simple upsetting was carried out using the proposed algorithm to investigate the degree of macro-segregation according to friction conditions and compressive strain rates under the isothermal condition. The simulation results were compared to experimental results available in reference to test the validity of the currently proposed algorithm. Since the comparison results show a good agreement it is construed that the proposed algorithm can contribute to the development of numerical analysis of determining the solid volume fraction semi-solid processing.
본 연구에서는 현재 일본에서 개발되어 적용되고 있는 고형화 에폭시 수지를 이용한 아스팔트 혼합물의 국내 강상판 적용성을 평가 하고자 하였다. 다양한 문헌조사를 통한 고형화 에폭시 아스팔트 혼합물의 특성을 파악한 후, 배합설계 와 혼합물 평가를 실시하였다. 그 결과 강상판에 적용되는 다른 재래식 혼합물에 비하여 성능이 월등함을 알 수 있었다. 또한, 3D 유한 요소 해석을 수행한 결과 에폭시 아스팔트가 시공 시 충분한 공용성능을 보이는 것으로 판단되어 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 배치식 플랜트 통해 고형화 에폭시 아스팔트 혼합물 생산 후 시험시공을 실시하였다. 시공 후 공용성을 평가하기 위해 BPT 실험을 한 결과 포장의 표면은 기준이상의 마찰력을 나타내는 것을 알 수 있었다.
PURPOSES : This study aimed to analyze the experimental and numerical behavior of warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP and to conduct economic analysis of pavement construction. METHODS : For developing high performance asphalt pavement, we performed three evaluations: fundamental analysis, experimental testing, and 3D finite element analysis. In particular, 3D finite element analysis was conducted on several pavement structures by adopting the results of experimental tests. RESULTS : Through the various evaluations, it was established that steel slag was effective for use as asphalt mixture aggregate. Moreover, asphalt mixture constituting steel slag and RAP demonstrated higher performance behavior compared with conventionally used asphalt mixture. Furthermore, based on the 3D FE modeling, we established that the developed asphalt pavement constituting steel slag and RAP can be utilized for thin layer pavement with comparable performance behavior. CONCLUSIONS :Warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP is more competitive and economic compared to hot-mix asphalt pavement. Moreover, it can be applied for preparing thin layer asphalt pavements with reasonable performance. The developed warm mix asphalt pavement prepared using steel slag and RAP can be an alternative pavement type with competitive performance based on the reasonable economic benefit it provides.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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제9권4호
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pp.463-473
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2015
Three full-scale instrumented test slabs were constructed and tested using a heavy vehicle simulator (HVS) to evaluate the structural behavior of internally cured concrete (ICC) for use in pavements under Florida condition. Three mix designs selected from a previous laboratory testing program include the standard mixture with 0.40 water-cement ratio, the ICC with 0.32 water-cement ratio, and the ICC mixture with 0.40 water-cement ratio. Concrete samples were prepared and laboratory tests were performed to measure strength, elastic modulus, coefficient of thermal expansion and shrinkage properties. The environmental responses were measured using strain gages, thermocouples, and linear variable differential transformers instrumented in full-scale concrete slabs. A 3-D finite element model was developed and calibrated using strain data measured from the full-scale tests using the HVS. The results indicate that the ICC slabs were less susceptible to the change of environmental conditions and appear to have better potential performance based on the critical stress analysis.
A numerical parametric study is conducted to simulate shock-induced combustion with a variation in freestream conditions. A steady combustion front is established if the freestream Mach number is above the Chapman-Jouguet speed of the mixture. On the other, an unsteady reaction front is established if the the freestream Mach number is below or at the Chapman-Jouguet speed of the mixture. The three cases have been simulated for Machs 4.18, 5.11, and 6.46 with a projectile diameter of 15 mm. Machs 4.18 and 5.11 shows an unsteady reaction front, whereas Mach 6.46 represents a steady reaction front. Thus Chapman-Jouguet speed is one of deciding factor for the instabilities to trigger.
As for the properties on both the aluminum and the CFRP which are used to make A17075/CFRP multi-layered hybrid composites, CRALL(carbon reinforced aluminum laminate). In the CRALL specimen for rule of mixture, we were analyzed notched strength by finite element method. The results obtained from FEM analysis are as follows; In the unnotch CRALL specimen, the stresses CFRP, epoxy, Al 7075 obtained by finite element method strength solution for A/C0001, when strain is 0.28%, are 1400MPa, 38MPa, 411MPa. respectively and for A/C9991, when strain 0.48%, are 392MPa, 26MPa and 321Mpa, respectively. the solpe of the stress-strain curve by FEM increases in keeping with the hole size and the yield strain decrease to 36% and 55% for A/C9993 and A/C9991 respectively.
In this paper, numerical simulation of cavitation flow for modified NACA66 hydrofoil was made by using the multi-phase RANS equation based on pseudo-compressibility. The Homogeneous mixture model comprised of the mixture continuity, mixture momentum and liquid volume fraction equations was utilized. A vertex-centered finite-volume method was used in conjunction 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing The Spalart-Allmaras one equation model was employed for the closure of turbulence. Reasonable agreements were obtained between the calculation results and the experiment for pressure coefficients on the hydrofoil surface.
A prediction performance of Fire Dynamics Simulator(FDS) developed by NIST for the diffusion flame structure was validated with experimental results of a laminar slot jet diffusion flame. Two mixture fraction combustion models and two finite chemistry combustion models were used in the FDS simulation for the validation of the jet diffusion flame structure. In order to enhance the prediction performance of flame structure, DNS and radiation model was applied to the simulation. The reaction rates of the finite chemistry combustion models were appropriately adjusted to the diffusion flame. The mixture fraction combustion model predicted the diffusion flame structure reasonably. A 1-step finite chemistry combustion model cannot predict the flame structure well, but the simulation results of a 2-step model were in good agreement with those of experiment except $CO_2$ concentration. It was identified that the 2-step model can be used in the investigation of flame suppression limit with further adjustment of reaction rates
Otsu의 임계값 결정법, Huang와 Wang의 임계값 결정법 등을 포함한 그레이 레벨 히스토그램에 기반한 임계값 결정법은 영상처리 분야에서 널리 사용되어져 왔다. 이들 기법들은 그 효용성이 뛰어남에도 불구하고 하나의 임계값이 아닌 다중 임계값을 추출하는 경우 많은 연산 시간이 소요되는 단점을 가지고 있다. 즉, 임계값의 개수가 늘어남에 따라 연산 복잡도 역시 기하급수적으로 증가하게 된다 본 논문에서는 가우시안 함수를 이용하여 그레이 레벨간의 상관관계를 측정하고, 가우시안 분포함수와 그레이 레벨의 히스토그램을 결합한 가우시안형 유한 혼합 분포를 이용하여 연산 복잡도가 단순하며 효용성 있는 임계값 결정법을 제안한다. 다수의 영상에 제안한 기법을 적용한 모의실험을 통하여 효용성을 확인하고, Otsu의 임계값 결정법과 제안한 기법의 연산 복잡도 비교를 통해서 제안한 임계값 결정법의 효율성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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