Analysis of Viscoelastoplastic Behavior of Expanded Polystyrene under Compressive Loading: Experiments and Modeling

Abstract

The use of expanded polystyrene (EPS) in road paving, where the soil exhibits special properties (for example, compressive soil), calls for the necessity of investigating the mechanical behavior of this material. In this work, a study of the EPS compressive behavior is presented. It is divided into two parts: experimental and modeling investigations. The experimental results show that the EPS global compression behavior is characterized by three stages. Analysis of the results shows that the density of EPS plays an important role. A phenomenological mechanical model is considered in order to simulate the EPS viscoelastoplastic behavior in the case of compressive loading. A numerical analysis has been made in order to describe the mechanical behavior of the EPS material. This investigation has revealed a good correlation with the experimental results.

При использовании расширенного полистирена в случае прокладки дорог, когда почва имеет особые свойства (например, сжатое состояние), возникает необходимость изучения механических характеристик этого материала. В данной работе исследованы механические свойства расширенного полистирена при сжатии. Работа включает две части: экспериментальное исследование и моделирование. Экспериментальные данные показали, что поведение расширенного полистирена при сжатии характеризуется тремя стадиями. При анализе установлено, что плотность расширенного полистирена играет важную роль. Рассмотрена феноменологическая механическая модель для моделирования вязкоупругопластических свойств при сжатии. С помощью численного анализа описаны механические свойства, которые хорошо согласуются с полученными экспериментально.

При використанні розширеного полістирену у випадку прокладання доріг, коли грунт має особливості (наприклад, стиснення), виникає необхідність у вивченні механічних характеристик цього матеріалу. У даній роботі досліджено механічні характеристики розширеного полістирену при стисненні. Робота складається з двох частин: експериментального дослідження і моделювання. Експериментальні дані свідчать, що поведінка розширеного полістирену при стисненні характеризується трьома стадіями. Аналіз показав, що щільність розширеного полістирену грає важливу роль. Розглянуто феноменологічну механічну модель для моделювання в'язкопружнопластичних властивостей при стисненні. За допомогою числового аналізу описано механічні характеристики, які добре узгоджуються з отриманими експериментально.