Термопружне деформування шароватого покриття на вгнутій ділянці дороги

Abstract

UK: Поставлена задача про чисельне дослідження термопружного деформування шаруватого покриття дороги на її вгнутих та прямолінійних ділянках. Сформульовані розв’язні рівняння, побудовані їх скінченно-елементні аналоги. Розглянуто випадки навантажень при різних значеннях геометричних, конструктивних та температурних параметрів. Проаналізовано вплив викривлення на перерозподіл полів напружень при дії температурних збурень. Оскільки при рівномірному нагріванні (охолодженні) криволінійні шари подовжуються по-різному, то можна зробити висновок, що навіть при найменшій кривизні дороги проявляються властивості концентрації всіх напружень в зонах, які прилягають до кінців дороги. Причому, для прямолінійних доріг нормальні до поверхні контакту напруження практично рівні нулю. При збільшені кривизни спостерігається збільшення значення нормального розтягуючого напруження по всій довжині дороги, що може привести тим самим до великої ймовірності відриву першого шару від другого. Чисельними дослідженнями показано, що пікові значення поздовжніх напружень розтягу у верхньому шарі покриття і зсувних напружень, локалізованих між першим і другим шарами, можуть бути причиною спостережуваних на практиці утворення на дорозі на початковій стадії руйнування та подальшого перетворення їх на поперечні тріщини.

EN: The problem on numerical investigation of thermo-elastic deformation of a layered coating on the concave and rectilinear road parts is stated. The constitutive equations are formulated, their finiteelement analogues are constructed. The load versions at different values of geometric, structural, and temperature parameters are taken into account. The influence of the door curvature on redistribution of the stress fields under action of thermal perturbations are analysed. As in a uniform heating (or cooling) the curvilinear layers change their lengths in different manure, then it can be supposed that even under small concentration in all direction of the road body are exhibited. At that, for the rectilinear segments of the roads, the stress, normal to the road surface, practically are equal to zero. With the curvature enlargement, the enlargement of tensile normal stress throughout the road length is observed. This lead to enlargement of the probability of the breakaway of the first layer from the second one. It is shown by numerous calculations that the peak values of the longitudinal ensile forces in the top layer and shear forces localized between the first and second layers can be a cause of the initial road destruction observed in practice and formation of transversal cracks.

RU: Поставлена задача о численном исследовании термоупругого деформирования покрытия на вогнутом и прямолинейном участках дороги. Сформулированы разрешающиеся уравнения, построенны их конечно-элементные аналоги. Рассмотрены случаи нагрузок при различных значениях геометрических, конструктивных и температурных параметров. Проанализировано влияние искривления дороги на перераспределение полей напряжений при воздействии температурных возмущений. Поскольку при равномерном нагреве (охлаждении) криволинейные слои удлиняются поразному, то можно сделать вывод, что даже при малейшем изгибе дороги проявляются свойства концентрации всех напряжений в зонах, прилегающих к концам дороги. Причем, для прямолинейных дорог нормальные к поверхности контакта напряжения практически равны нулю.