Phát triển chương trình tính toán kết cấu mặt đường nhựa theo phương pháp phân lớp hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (FE) đã được sử dụng rộng rãi trong việc mô phỏng và dự báo sự xuống cấp của kết cấu mặt đường nhựa. Tuy nhiên, mô hình khối ba chiều (3D) trong các hệ thống phần mềm thương mại như ABAQUS hay phần mềm mã nguồn mở như Cast3M đòi hỏi tài nguyên và thời gian tính toán lớn. Để giải quyết vấn đề này, các mô hình đơn giản hóa được quan tâm phát triển cho các mục tiêu cụ thể. Trong nghiên cứu này, lý thuyết cơ bản về phương pháp phân lớp hữu hạn (Finite Layer Method) được trình bày và là cơ sở phát triển mã nguồn FastKM bằng ngôn ngữ lập trình Python và giao diện người dùng cho phép mô phỏng bài toán kết cấu mặt đường nhựa nhiều lớp. Kết quả nhận được là đồ thị và biểu đồ màu thể hiện chuyển vị, ứng suất, biến dạng của kết cấu. Tiếp đó, một kết cấu mặt đường nhựa điển hình được mô phỏng trên 3 phần mềm là CAST3M, ABAQUS và FastKM theo với 3 phương pháp phân tích khác nhau là LET (Layer Elastic Theory), FEM (Finite Element Method) và phân lớp hữu hạn FLM (Finite Layer Method) nhằm kiểm chứng tính chính xác cũng như so sánh thời gian tính toán giữa các mô hình. Phần mềm FastKM sử dụng phương pháp FLM cho kết quả chính xác tương đương với mô hình phần tử hữu hạn 3D trên Abaqus và thời gian tính toán nhanh hơn hai phương pháp còn lại.