Onderzoek Navid Hasheminejad

Abstract

Scheurbestendigheid en zelfherstellend vermogen (healing) zijn twee van de belangrijkste mechanische eigenschappen van asfaltmengsels. Inzicht in deze eigenschappen is essentieel bij het ontwerp van duurzame wegconstructies. Om een fundamenteel begrip te ontwikkelen van het complexe gedrag van asfaltmengsels is onderzoek nodig op de micro (bitumen) en meso (mortel) subschaal. Ondanks eerdere inspanningen blijft ons fundamenteel begrip van healing beperkt. In de state-of-the-art, wordt Atomic Force Microscopy (AFM) gebruikt om de scheuren en healing in de microschaal te observeren. AFM beeldvorming levert echter slechts gegevens over een beperkt aantal experimentele stadia. Op grotere schaal, worden scheuren en healing onderzocht door vermoeiingstests, die uiterst tijdrovend zijn. Tenslotte is het in de beschikbare testen vaak onmogelijk om werkelijke healing te onderscheiden van herstel ten gevolge van andere omkeerbare fenomenen. In dit onderzoek worden verschillende nieuwe methoden voorgesteld om deze verschijnselen zowel op micro- als op mesoschaal te onderzoeken. Op microschaal wordt de dynamische evolutie van de microscheurtjes vastgelegd met behulp van een Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM). Verder wordt op mesoschaal een Eindige Elementen Model gebruikt om een Convolutioneel Neuraal Netwerk (CNN) te trainen dat in staat is scheuren en healing in een bitumineuze mortel te beoordelen aan de hand van rekken geregistreerd via Digital Image Correlation (DIC).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek naar de visco-elastische eigenschappen van bitumineuze mortels kan leiden tot een beter begrip van het gedrag van asfaltmengsels en daarmee tot het ontwerp en de bouw van kosteneffectieve en duurzame wegconstructies. Hoewel bitumineuze mortel wordt beschouwd als de ontbrekende schakel tussen bindmiddel en asfaltmengsels, toch zijn er nog geen gestandaardiseerde testen om het visco-elastische gedrag te kwantificeren. De state-of-the-art methodes om de eigenschappen van deze materialen te vinden, zijn tijdrovend en maken gebruik van klassieke meetinstrumenten die alleen een globaal beeld geven van het hele monster. In dit onderzoek worden nieuwe versnelde mechanische testprocedures ontwikkeld die gebruik maken van de trillingsrespons van de monsters om de complexe modulus en de vermoeiingseigenschappen van de onderzochte bitumineuze mortels te bepalen. Verschillende optische meettechnieken worden gebruikt en gecombineerd om deze nieuwe methodes te ontwikkelen en te valideren. Deze methoden zullen een grote stap voorwaarts betekenen voor de wegenbouwsector omdat de testtijd wordt teruggebracht van uren/dagen tot enkele minuten. Dit laat toe om onderzoek te doen naar veel meer monsters en om het mengselontwerp te verbeteren. Bovendien kunnen de veldmetingen met de gecombineerde optische meettechnieken licht werpen op enkele sterk onderzochte aspecten van asfaltmengsels, zoals de mengefficiëntie, zelfverhitting tijdens vermoeiingstesten of de locatie van microscheuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Mandaathouder: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bitumineuze mortel kan beschouwd worden als de ontbrekende schakel tussen bindmiddel en asfaltmengsels en kreeg in de laatste decennium meer aandacht. Onderzoek naar de mechanische eigenschappen van bitumineuze mortels kan leiden tot een beter begrip van het mechanische gedrag van asfaltmengsels en daarmee tot het ontwerp en de bouw van kosteneffectieve en duurzame wegen. De state-of-the-art tests om de eigenschappen van deze materialen te vinden zijn cyclische belastingsproeven, die tijdrovend zijn en gebruik maken van klassieke meetinstrumenten die alleen een globaal beeld geven van de mechanische eigenschappen van het hele monster. In dit onderzoek worden nieuwe versnelde mechanische testprocedures ontwikkeld die gebruik maken van de trillingen van de monsters om de complexe elasticiteitsmodulus, de vermoeiingseigenschappen en het healingvermogen van de bitumineuze mortels te bepalen. Verschillende optische meettechnieken worden gebruikt en gecombineerd om deze nieuwe methodes te ontwikkelen en te valideren. Deze methoden kunnen een grote stap voorwaarts zijn in de wegenbouw omdat de testtijd wordt teruggebracht van uren/dagen tot enkele minuten. Dit laat toe om onderzoek te doen naar meer monsters en om het mengselontwerp te verbeteren. Bovendien kunnen de veldmetingen met de gecombineerde optische meettechnieken licht werpen op enkele sterk onderzochte aspecten van asfaltmengsels, zoals de mengefficiëntie, zelfverhitting of de plaatselijke healing van microscheuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Mandaathouder: Hasheminejad Navid

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kennis van de mechanische eigenschappen van materialen is absoluut noodzakelijk bij het simuleren van het gedrag van structuren en systemen in diverse ingenieurswetenschappen: bouwkunde (gebouwen, bruggen, wegen, …), elektromechanica (vliegtuigen, auto's, …), biomedische wetenschappen (implantaten, prothesen, …) en in de elektronica (halfgeleider materialen). Bijkomend kan deze kennis gebruikt worden als manier om optredende schade in een structuur of systeem tijdens de gebruiksfase snel op te sporen en om hieruit de overblijvende levensduur in te schatten. De voorgestelde hybride inverse modellering om materiaaleigenschappen te karakteriseren, maakt gebruik van twee voorheen gescheiden technieken om de mechanische eigenschappen te schatten. Het simultaan gebruiken van deze twee technieken werd nog nooit eerder toegepast. Via het gebruik van laser Doppler vibrometrie voor de optische meting van zowel resonerende (bij lage frequenties) als propagerende oppervlaktegolven (bij hoge frequenties), kunnen modale parameters en golfpropagatieparameters gelijktijdig bepaald worden. Na het vergelijken van deze resultaten met Eindige Elementen en analytische modellen en via een inverse modellering met intelligente optimalisatie-algoritmen zal het mogelijk zijn om meer materiaal eigenschappen te identificeren, met een verbeterde nauwkeurigheid en op een kortere tijdsspanne. Dit biedt mogelijkheden om ook complexere materialen (bijv. een gelaagd poro-elastisch wegdek) in situ te beproeven. De voorgestelde methode zal tot verschillende innovaties leiden, zowel op het meettechnische vlak, als op het gebied van dataverwerking en optimalisatie. De procedure zal toegepast worden in drie verschillende toepassingsgebieden: asfalt wegdekken (bouwkunde), composietmaterialen (elektromechanica), en op een trommelvlies en beenmateriaal (biomedische toepassing).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Dirckx Joris
• Co-promotor: Hasheminejad Navid
• Co-promotor: Vanlanduit Steve

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject