Un marco de modelado multifísica para el envejecimiento de mezclas asfálticas usando el paradigma orientado a objetos

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Resumen

Roads and motorways allow for better competitive conditions for the country, which results in its developing and a better quality of life for its citizens. Most of pavemented roads in Colombia and in the world are made from Asphalt Mixtures, a petroleum product. Asphalt Mixtures are compound of rocks, mastic and air-voids and their behavior depends on the characteristics of each one of these phases, however, generally for their study they are considered as a homogeneous material. In the present work, a digital reconstruction was developed based on a set of images obtained from an asphalt sample using computerized axial tomography, then the reconstruction was segmented and rescaled in order to identify the three phases in the material and reduce the amount of data without losing reliabilty. Finally, keeping into account the physical and chemical properties in each phase, a multiphysics simulation was performed. The simulation considered a mechanic, a thermic and an oxidation process. The program was implemented in Python 2.7 using O.O.P, with U.M.L and the free software philosophy. The performed simulation scheme produced plausible results, nevertheless, it is necessary to work on more exact models.

Descripción

Las vías y carreteras permiten mejores condiciones de competitividad para el país, lo que redunda en su crecimiento y calidad de vida de sus ciudadanos. La mayoría de las vías pavimentadas en Colombia y en el mundo se hacen a partir de Mezclas Asfálticas, un material derivado del petróleo. Las mezclas asfálticas están compuestas por rocas, mástic y vacíos de aire y su comportamiento depende las características de cada una de dichas fases, sin embargo, para su estudio generalmente de han considerado como un solo material homogéneo. En el presente trabajo, a partir de unas imágenes hechas a una muestra asfáltica con Tomografía Axial Computarizada, se hizo una reconstrucción digital, a la cual se le realizó una segmentación y un reescalamiento con el fin de identificar las tres fases en el material y reducir la cantidad de datos sin perder fiabilidad. Finalmente, teniendo en cuenta las características físicas y químicas de cada fase, se desarrolló una simulación multifísica que contempló un aspecto mećanico, uno térmico y uno de oxidación. El programa fue implementado en Python 2.7 usando P.O.O., con U.M.L. y la filosofía del software libre. El esquema de simulación ejecutado arrojó resultados plausibles, aunque es necesario seguir trabajando en modelos más exactos.

Palabras clave

Mezclas asfálticas, Computación científica, Procesamiento de imágenes, Simulación multifìsica

Materias

Asfalto - Pruebas , Pavimentos - Pruebas , Desarrollo de prototipos , Ingeniería de Sistemas - Tesis y disertaciones académicas

Citación