شبیه‌سازی عددی آزمایش سه محوری روی مخلوط ماسه و تراشه تایر با استفاده از روش اجزا مجزا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه صنعتی سیرجان

10.22091/cer.2025.13728.1649

چکیده

تایرهای فرسوده یک معضل مهم برای محیط زیست هستند. یکی از راه‌هایی که برای ساماندهی آن ها مطرح شده است، اختلاط تایر در اندازه‌های مختلف با خاک است. مطالعات زیادی روی خواص تایر و مخلوط خاک و تایر انجام شده که در بین آن‌ها مطالعات عددی کمترند. در این پژوهش سعی شده که رفتار مخلوط به صورت واقع‌بینانه شبیه‌سازی‌ها شود. به دلیل انعطاف پذیری تراشه‌های لاستیک، شکل دانه‌های ماسه و ناهمگن بودن مخلوط از روش اجزا مجزا برای شبیه‌سازی‌ها استفاده شده است. در این روش ویژگی‌های هندسی و خواص مکانیکی هر دانه و خواص توده در مقیاس دانه‌ای شبیه‌سازی می‌شود. در این پژوهش برای انجام شبیه‌سازی‌ها از نرم‌افزار YADE استفاده شد. تراشه لاستیک با ابعاد 80×40 میلی‌متر در نمونه‌هایی با 0%، 20%، 40%، 60% و 80% تراشه لاستیک به صورت حجمی شبیه‌سازی شد و تحت سه تنش همه‌جانبه 100، 200 و 400 کیلو پاسکال آزمایش سه محوری انجام شد و با ادبیات فنی مقایسه گردید. به منظور بررسی ناهمسانی، برش در دو جهت عمود بر صفحه تراشه لاستیک (جهت z) و موازی با آن (جهت y) به نمونه‌ها اعمال شد. نتایج پژوهش نشان می دهد که هنگام باگذاری در جهت z تراشه ها رفتار مسلح کنندگی از خود بروز می دهند. همچنین تعداد تماس‌های بین دانه‌ای با افزودن تراشه لاستیک افزایش می یابد. گرچه زاویه اصطکاک بیشینه با افزودن تراشه برای بارگذاری در هر دو جهت دائما کاهش می یابد، اما به ازای تنش های ماندگار، نمونه 40% در جهت z بیشترین زاویه اصطکاک را از خود نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Discrete element simulation of triaxial test on the sand-rubber shred mixture

نویسنده [English]

  • Mohsen Asadi Zeidabadi
Sirjan university of technology
چکیده [English]

Scrape tires pose a significant environmental challenge. One proposed management strategy is mixing soil with tire additives of various sizes. While numerous studies have investigated the properties of tires and soil-tire mixtures, numerical studies remain relatively scarce. This research aims to simulate the mixture's behavior realistically. Given the flexibility of rubber shreds, the irregular shape of sand grains, and the inherent heterogeneity of the mixture, the Discrete Element Method (DEM) was employed for simulation. This method allows for the simulation of geometric features and mechanical properties of individual particles and bulk behavior at the granular scale. The simulations were conducted using the YADE software. Rubber shreds measuring 80×40 mm were simulated in samples with volumetric rubber shred contents of 0%, 20%, 40%, 60%, and 80%. The triaxial tests with confining pressures of 100, 200, and 400 kPa were simulated and the results showed good agreement with existing literature. To investigate anisotropy, shear was applied in two directions: perpendicular to the rubber shred plane (z-direction) and parallel to it (y-direction). The results indicate that the shreds exhibits reinforcing action when loading is in z-direction. Furthermore, the contact number increases with the addition of rubber shreds. Although the peak friction angle consistently decreases with higher rubber content for both z and y directions, the sample with 40% rubber shreds exhibits the highest friction angle under residual stress conditions in the z-direction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rubber chip
  • Discrete element method
  • Sand-rubber shred mixture
  • Reinforcement
  • Anisotropy
CAPTCHA Image