vestvfuВестник Северо-Восточного федерального университета имени М. К. АммосоваVestnik of North-Eastern Federal University2222-54042587-5620Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова10.25587/2222-5404-2024-21-4-45-55vestvfu-534Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL SCIENCESЧисленный анализ поведения гибких аэродромных покрытий при воздействии крупногабаритных воздушных судов: влияние положения и конфигурации шассиNumerical analysis of flexible airfield pavements behaviour submitted by large aircraft: influence of the position and configuration of the landing gearАмбассаЗ.AmbassaZ.

Амбасса Зоа – доктор технических наук, старший преподаватель лаборатории механики и материалов, Кафедра гражданского строительства

Zoa Ambassa – PhD, Doctor of Engineering, Senior Lecturer, Laboratory of Mechanical and Materials, Department of Civil Engineering

Меджо ЭкоР.Medjo EkoR.

Меджо Эко Роберт – доктор наук, профессор геотехнической инженерии

Robert Medjo Eko – PhD, Professor of Geotechnical Engineering

rmedjoeko@gmail.comСафоноваМ. Н.SafonovaM. N.

Сафонова Мария Николаевна – к. т. н, доцент, доцент каф. прикладной механики и строительного материаловедения Инженерно-технического института

г. Якутск

Mariya N. Safonova – Cand. Sci. (Technology), Assoc. Professor of the Department of Applied Mechanics and Building Materials Science

Yakutsk

marisafon_2006@mail.ruФедотовА. А.FedotovA. A.

Федотов Андрей Андреевич – ст. преп. каф. прикладной механики и строительного материаловедения Инженерно-технического института

г. Якутск

Andrey A.Fedotov – Senior Lecturer of the Department of Applied Mechanics and BuildingMaterials Science, Institute of Engineering and Technology

Yakutsk

fedot_andrey@mail.ruАммосоваН. Е.AmmosovaN. E.

Аммосова Нюргуяна Егоровна – зав. учеб. лаб. каф. прикладной механики и строительного материаловедения Инженерно-технического института

г. Якутск

Nyurguyana E. Ammosova – Head of the Laboratory of the Department of Applied Mechanics and Building Materials Science, Institute of Engineering and Technology

Yakutsk

nurguyanaammosova@mail.ruНациональный политехнический институт Дуалы, Университет ДуалыКамерунNational Higher Polytechnic School of Douala, University of DoualaCameroonМеждународный институт дорожного хозяйства Абиджана; Университет ДуалыКамерунInternational Higher School of Bridges and Pavements of Abidjan, Ivory Coast, University of DoualaCameroonСеверо-Восточный федеральный университет им. М.К. АммосоваРоссияM.K. Ammosov North-Eastern Federal UniversityRussian Federation2024070120252144555Copyright © Амбасса З., Меджо Эко Р., Сафонова М.Н., Федотов А.А., Аммосова Н.Е., 20242024Амбасса З., Меджо Эко Р., Сафонова М.Н., Федотов А.А., Аммосова Н.Е.Ambassa Z., Medjo Eko R., Safonova M.N., Fedotov A.A., Ammosova N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestvfu.elpub.ru/jour/article/view/534

Исследована численная программа методом конечных элементов, применяемая к поведению аэродромных покрытий для определения механизмов повреждения конструкций дорожных покрытий при нагрузках высокой интенсивности и определения критического реагирования. Данное исследование на аэродромных покрытиях подтверждает, что шестиколесные тележки для самолетов или трехколесные оси тяжелых грузов на дорожном покрытии в основном создают продольные трещины из-за максимальных поперечных деформаций, а четырехколесные тележки для самолетов или тандемные оси в основном создают поперечные трещины из-за максимальных продольных деформаций, например, в дорожных покрытиях. Моделирование проводилось на основе квазистатических сравнений конфигураций шасси. Эти анализы предоставили данные о влиянии помех при изменении расстояния между колесами или опорами, сравнения между различными конфигурациями шасси A340, B777 и с их основными конкурентами. Предложена многослойная линейная модель, рассматривающая конструкцию гибкого покрытия, которая будет более рациональной, чем текущий метод CBR

Finite Element numerical program applied to the airfield pavement behavior to determine the damage mechanisms of pavement structures under high intensity loads and to determine the critical response has been investigated. This investigation on airfield pavements confirms that six-wheels bogies for aircraft or tridem axles of heavy weights on road pavement mainly create longitudinal cracking due to the maximum transverse strains, while four-wheels bogie for aircraft or tandem axles mainly create transverse cracking due to the maximum longitudinal strains such as in road pavements. The modelling was based on quasi-static comparisons of landing gear configurations. These analyses provided data on the effects of interference when changing the distance between wheels or supports, comparisons between different landing gear configurations of the A340, B777 and their main competitors. A multi-layer linear model is proposed considering the design of flexible pavement, which will be more rational than the current CBR method.

конечный элементаэродромное покрытиемеханизм разрушенияшестиколесные тележкичетырехколесные тележкитрехколесные осипродольные деформациикритическое реагированиедеформациятандемная осьfinite elementairfield pavementdamage mechanismsix-wheels bogiesfour-wheels bogiestricycle axleslongitudinal deformationscritical responsedeformationtandem axisReferencesAmbassa Z. Owona O. FEM for improvement the damage prediction of airfield flexible pavements on soft and stiff subgrade under various heavy loads configuration of landing gear of the new generation aircraft. Journal of Curved and Layered Structures, 2024 (in English).Амбасса З, Овона О. Моделирование методом конечных элементов для повышения точности прогнозирования повреждений гибких покрытий аэродромов на слабых и жестких основаниях при различных конфигурациях высоких нагрузок от шасси самолетов нового поколения. Журнал криволинейных и слоистых конструкций. 2024. (на англ.)Ambassa Z, Allou F, Petit Ch, Medjo Eko R. Top-Down and Bottom-Up Fatigue Cracking of Bituminous Pavements Subjected to Tangential Moving Loads. In: Scarpas A, Kringos N, Al-Qadi I, Loizos A, (eds.). The 7th RILEM International Conference on Cracking in Pavements. RILEM Bookseries, 2012;4:675- 685 (in English).Амбасса З, Эллоу Ф, Петит Ч, Меджо Эко Р. Механизмы усталостного растрескивания битумных покрытий при касательных движущихся нагрузках. В кн.: Скарпас А., Крингос Н., Аль-Кади И., Лойзос А. (ред.). 7-я Международная конференция RILEM по растрескиванию покрытий. RILEM Bookseries. 2012. 4 номер, стр. 675–685 (на англ.)Ambassa Z, Allou F, Petit Ch, Medjo Eko R. Fatigue life prediction of an asphalt pavement subjected to multiple axle loadings with viscoelastic FEM. Construction and Building Materials, 2013;43:443-452 (in English).Амбасса З, Эллоу Ф, Петит Ч, Меджо Эко Р. Влияние многоосных нагрузок на усталостную долговечность асфальтобетонных покрытий: прогнозирование с помощью вязкоупругой МКЭ модели. Строительство и строительные материалы, 2013, 43 номер, 443–452 стр. (на англ.)Ambassa Z, Allou F, Petit Ch, Medjo Eko R. Evaluation of traffic aggressiveness on bituminous pavements in roundabouts. Bulletin des Laboratoires des Ponts et Chaussées, 2013;280-28:171-188 (in French).Амбасса З, Эллоу Ф, Петит Ч, Меджо Эко Р. Оценка агрессивности движения на битумных покрытиях в круговых перекрестках. Вестник лаборатории дорожного хозяйства, 2013, 280-28, стр. 171–188 (на франц.)Ambassa Z, Amba JCh. Falling Weight Deflectometer contribution to dynamic and Assessment of structural flexible pavements. Afrique Science, 2017;13(1):52-62 (in French).Амбасса З, Амба ДжЧ. Динамическое исследование гибких дорожных покрытий с помощью дефлектометра с падающим грузом. (Африканская наука), 2017;13(1):52-62 стр. (на франц.)Broutin M. Assessment of flexible airfield pavements using Heavy Weight Deflectometers. Development of a FEM dynamical time-domain analysis for the backcalculation of structural properties. Doctor of Philosophy, ENPC, France, 2010:370 (in English).Брутин М. Оценка гибких аэродромных покрытий с помощью дефлектометров с тяжелым грузом. Разработка динамического анализа МКЭ во временной области для обратного расчета структурных свойств. Кандидат наук, ENPC, Франция. 2010, с. 370 (на англ.)Cast3M (Cast3M is a research FEM code environment; its development is sponsored by the French Atomic Energy Commission) 2022. Available at: http://www/cast3m.cea.fr/ (in English).Cast3M (Cast3m — исследовательская среда конечно-элементного моделирования; разработка финансируется Французским комиссариатом по атомной энергии) 2022. URL: http://www/cast3m.cea.fr/ (на англ.)DGAC-STBA. Méthode rationnelle de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples. Guide technique, 2014:138 (in French).DGAC-STBA. Методика расчета гибких аэродромных покрытий. Техническое руководство, 2014:138 c. (на франц.)DGAC-STBA. Dimensionnement des chaussées-Instruction sur le dimensionnement des chaussées d’aérodromes et la détermination des charges admissibles. STBA, France, 1988:84 (in French).DGAC-STBA. Расчет дорожных покрытий — Инструкция по расчету аэродромных покрытий и определению допустимых нагрузок. STBA, Франция, 1988:84. (на франц.)GAN. Guide d’application des normes-Enrobés hydrocarbonés et enduits superficiels pour chaussées aéronautiques. DGAC-STBA, France, 2012:78 (in French).GAN. Применение норм к гидрокарбонатным асфальтобетонным смесям и поверхностным покрытиям аэродромных покрытий. DGAC-STBA, Франция, 2012. 78 стр. (на франц.)GTR. Guide des Terrassements Routiers, réalisation de remblais et des couches de forme, fascicules I et II, SETRA-LCPC, 2è édition, Juillet 2000:211 (in French).GTR. Строительство автомобильных дорог: устройство земляного полотна (насыпи и слои основания), части I и II. SETRA-LCPC, 2-е издание, июль, 2000. 211 стр. (на франц.)ICAO. Design manual for runway. ICAO, 2005:164 (in English).ICAO. Руководство по проектированию взлетно-посадочных полос. ICAO, 2005. 164 стр. (на англ.)Kabo E. Material defects in rolling contact fatigue – influence of overloads and defect clusters. International Journal of Fatigue, 2002;24:887-894 (in English).Кабо Э. Дефекты материала при контактной усталости качения: влияние перегрузок и скоплений дефектов. Международный журнал усталости, 2002, 24 номер. 887–894 стр. (на англ.)Kerzreho JP, et al. Evaluation of the aggressiveness of different multi-axle loads using APT tests. Proceedings of the Conference: 4th International Conference on Accelerated Pavement Testing. IFSTTAR, 2012;12:505-517 (in English).Керзрехо Ж.-П. и др. Оценка агрессивности различных многоосных нагрузок с использованием ускоренных испытаний. Материалы 4-й Международной конференции по ускоренным испытаниям дорожных покрытий. Французский институт науки и технологий в области транспорта, развития и сетей. 2012. 12 номер, 505–517 стр. (на англ.)Ménagé F, et al. La norme NF P98-086 appliquéeaux chaussées ferroviaires a-t-elle été supplantée par la norme NF EN 16432-2? Partie I – Comparaison des norms hors effet thermique, 2020:6. DOI: 10.5281/zenodo.3987782 (in French).Менаже Ф. и др. Заменена ли норма NF P98-086 для железнодорожных покрытий нормой NF EN 16432-2? Часть I. Сравнение норм без учета теплового воздействия, 2020. 6 номер. DOI: 10.5281/zenodo.3987782. (на франц.)Miner MA. Cumulative Damage in Fatigue. Journal of Applied Mechanics, 1945;3:159-164 (in English).Майнер М.А. Накопление повреждений при усталости материала. Журнал прикладной механики, 1945. 3, 159–164 стр. (на англ.)Sarker P, Tutumluer E. Airfield Pavement Damage Evaluation Due to New-Generation Aircraft Wheel Loading and Wander Patterns. In: Transportation Research Record. Journal of the Transportation Research Board, 2018;2672(29):82-92 (in English).Саркер П., Тутумлюер Э. Оценка повреждений аэродромных покрытий под воздействием нагрузок и траекторий движения колес самолетов нового поколения. Сборник научных трудов Транспортного исследовательского совета. Журнал Транспортного исследовательского совета, 2018. 2672(29), 82–92 стр. (на англ.)Vinicius AF. Numerical analysis of nonlinear soil behavior and heterogeneity effects on railway track response. Engineering Sciences (physics). Ecole Centrale Paris, 2014:332 (in French).Винисиус А.Ф. Численный анализ влияния нелинейного поведения грунта и неоднородности его свойств на реакцию железнодорожного пути. Инженерные науки (физика). Высшая школа Парижа. 2014. 332 стр. (на франц.)Wei B, Guo C. Predicting the Remaining Service Life of Civil Airport Runway Considering Reliability and Damage Accumulation. Advances in Materials Science and Engineering, 2022:1-11. https://doi.org/10.1155/2022/6494812 (in English).Уэй Б., Го Ц. Прогнозирование остаточного ресурса взлетно-посадочной полосы аэропорта с учетом надежности и накопления повреждений. Достижения в материаловедении и инженерной науке, 2022. 1-11. https://doi.org/10.1155/2022/6494812 (на англ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.