Частотный отклик слоистых сред при различных условиях межслойного сцепления на примере автомобильных дорог

Проведен анализ динамического отклика слоистой среды (на примере дорожной одежды автомобильных дорог), на динамическое воздействие для условий «спаянного» контакта между отдельными слоями, и условий полного проскальзывания. Для решения данной задачи применена математическая модель динамического напряжённо-деформированного состояния слоистого полупространства, базирующаяся на решении уравнения Ламе в перемещениях, с применением интегрального преобразования Ханкеля, построения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ускорений на поверхности исследуемой среды, получаемой непосредственно из АЧХ перемещений. В ходе численного эксперимента на данной модели установлено, что случаю спаянного контакта между слоями дорожной одежды соответствует наличие одного чётко выраженного частотного экстремума на АЧХ ускорений. Случаю «полного проскальзывания» соответствует наличие ряда частотных экстремумов на АЧХ ускорения. При этом при моделировании полного проскальзывания на границе нижнего слоя полупространства, и подстилающего полупространства и варьировании модуля упругости полупространства, отмечается наличие чётко выделенного частотного экстремума в диапазоне 426—531 Гц предположительно соответствующего колебаниям самого подстилающего полупространства. Установленные закономерности могут использоваться при совершенствовании методов и средств неразрушающего контроля слоистых сред, в частности для повышения информативности об их структурном состоянии, необходимом для принятия решений о ремонте или капитальном ремонте.

1. Горский М.Ю. и др. Совершенствование методики расчета нежестких дорожных одежд с учетом применения решения задачи теории упругости для многослойного полупространства // Дороги и мосты. — 2021, № 2, 46—74

2. Burmister D.M. The General Theory of Stresses and Displacements in Layered Systems // Journal of Applied Physics. — 1945, no. 2, 89—94

3. Singh A.K. and Sahoo J.P. Analysis and Design of Two Layered Flexible Pavement Systems: A New Mechanistic Approach // Computers and Geotechnics. — 2020 (117), 103238

4. Le M.-T., Nguyen Q.-H., and Nguyen M.L. Numerical and Experimental Investigations of Asphalt Pavement Behaviour, Taking into Account Interface Bonding Conditions // Infrastructures. — 2020, no. 5, 21. https://doi.org/10.3390/infrastructures5020021

5. Khazanovich L. and Wang Q. MnLayer: High-Performance Layered Elastic Analysis Program // Transportation Research Record. — 2007 (2037), no. 1, 63—75

6. Торская Е.В., Степанов Ф.И., Лушников Н.А. Моделирование деформации дорожных одежд подвижной нагрузкой // Трение и износ. — 2021 (42), № 2, 153—161

7. Торская Е.В. Модели фрикционного взаимодействия тел с покрытиями. — Москва, Ижевск: Институт компьютерных исследований. — 2020

8. Горячева И.Г., Торская Е.В. Моделирование контактно-усталостного разрушения двухслойного упругого основания // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. — 2008, № 3, 132—144

9. Чебаков М.И., Данильченко С.А., Ляпин А.А. Контактная задача для упругого параллелепипеда при наличии трения и износа // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. — 2017, № 2(194), 32—37

10. Чебаков М.И., Колосова Е.М., Ляпин А.А. Контактное взаимодействие бандажа и полого цилиндра с дефектом при переменном внутреннем давлении // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. — 2014, № 3, 75—83

11. Ляпин А.А. Контактная задача для металлополимерного соединения с учетом температурных полей // Cовременные проблемы механики сплошной среды. — 2007, 219

12. Zhang W. et al. Study on the Interlayer Bonding State of an Asphalt Pavement Based on the Stacking Peak Ratio Method // Frontiers in Energy Research. — 2023 (11), 1277817

13. Кадыров Г.Ф., Симчук Е.Н., Горский М.Ю., Симчук А.Е., Стрельцов А.В. Количественная оценка сцепления асфальтобетонных слоев дорожной одежды // Наука и техника в дорожной отрасли. — 2023, № 4, 20—23

14. Czarnecki S., Sadowski Ł., and Hoła J. Evaluation of Interlayer Bonding in Layered Composites Based on Non-Destructive Measurements and Machine Learning: Comparative Analysis of Selected Learning Algorithms // Automation in Construction. — 2021 (132), 103977

15. Бабешко В.А., Глушков Е.В., Зинченко Ж.Ф. Динамика неоднородных линейно-упругих сред. — М.: Наука. — 1989