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2005年度・AAPT・アスファルト舗装技術目次へ
技術セッション 07

Fracture Energy: What is It in a Visco-Elastic Visco-Plastic Material?

破壊エネルギー:粘弾性塑性物質では何を意味するのか?

Fujie Zhou, Jacob Uzan, Robert Lytton

Abstract

 アスファルトコンクリートの特性を明確に示すことは非常に困難である。現状におけるアスファルトコンクリートの特性の把握は主として一軸条件でprepeakの載荷条件(辞書にない言葉ですが、降伏点に至らないといった意味でしょうか? 少し先を読むと、post-peakという言葉が出てきて、破壊ゾーンとか、ひび割れ領域という感じです。その前がプレピークでしょう。)でのものである。本報告は一軸直接引張試験でのプレピークおよびポストピークの載荷条件の両方に関して連続体損傷メカニクス(CDM)を用いての分析に焦点をあてたものである。 ひび割れ領域モデルを採用し、粘弾性-粘塑性(VE-VP)の損傷に関する基本的な損傷方程式を用いて解析した。ポストピーク条件で用いたと同じ方法を開発した。
 試験計画はは異なる構成要素を分離して解析できるよう設計した。試験室での試験結果により、ポストピーク載荷条件での軟化ブランチ(また、分からない言葉です。ひずみ制御で荷重をかけるわけですが、ひび割れを生じると全体の見かけのひずみは増加するのに対して供試体自体は除荷されて変形が回復する動きになります。この両方を計測していて、ヒステリシスカーブが、そこで見かけ上分かれるのを言っているようです。)は、主として粘弾性変形によるものらしいことが分かった。本報告で求めた粘弾性連続性関数(C(S))はプレピークとポストピークの両載荷条件をカバーするものである。
 ある特定点で関数は乖離する点に注意してもらいたい。粘弾性の連続性に加えて粘塑性損傷モデルも導入した。粘塑性連続関数に用いた式は全領域にわたって連続であり、除荷のときも軟化の載荷条件のときも同じである。この手法により、全エネルギーを、粘弾性消散エネルギー、粘塑性消散エネルギー、および損傷エネルギーの三つに分解することができる。最後の損傷エネルギーのみが粘弾性損傷とあいまってひび割れの発生と新しいひび割れ面の発生に寄与している。
 載荷および軟化ブランチでの総粘弾性エネルギーから粘弾性エネルギー(損傷のない段階の)を差し引いて得られる粘弾性破壊エネルギーは荷重速度に依存することが分かった。傾向線の傾きは動的モデュラスと周波数の傾きより僅かに大きい。

 用語が分からないと、いや分かったとしてもチンプンカンプンです。とにかく、実験と理論の比較をしていて、実験と理論はよく合っているようです。