Процесс уплотнения асфальтобетонных смесей представляет собой сложное многофакторное взаимодействие между рабочими органами катков и материалом покрытия, определяющее качественные характеристики дорожного полотна и его эксплуатационные свойства. Современные подходы к моделированию данного процесса характеризуются недостаточной интеграцией энергетических принципов с механикой взаимодействия металлических вальцов и асфальтобетонной смеси, что обусловливает актуальность разработки комплексной математической модели. В рамках исследования была разработана нелинейная динамическая модель процесса уплотнения, учитывающая вязкоупругие свойства асфальтобетонной смеси, параметры виброуплотнения и энергетические характеристики взаимодействия валец-материал. Модель базируется на принципах механики сплошной среды и теории колебаний с применением методов гармонического баланса для многостепенной системы. Экспериментальная верификация модели проводилась на основе полевых измерений плотности и лабораторных испытаний асфальтобетонных образцов с использованием гираторного уплотнителя. Результаты показали, что предложенная модель обеспечивает прогнозирование степени уплотнения с коэффициентом детерминации $R^{2}=0,92-0,96$ при различных режимах работы катков. Установлено, что оптимальная частота вибрации превышает собственную частоту системы на 15-22%, а эффективность поглощения энергии достигает максимума при амплитуде колебаний 0,6-0,8 мм для смесей типа II. Практическая значимость модели заключается в возможности оптимизации параметров уплотнения на стадии проектирования технологического процесса, что позволяет повысить качество дорожного покрытия и снизить энергозатраты на 12-18%. Разработанный математический аппарат может быть интегрирован в системы интеллектуального уплотнения для обеспечения автоматического контроля процесса строительства асфальтобетонных покрытий.
The process of compaction of asphalt concrete mixtures is a complex multifactorial interaction between the working bodies of the rollers and the coating material, which determines the qualitative characteristics of the roadway and its operational properties. Modern approaches to modeling this process are characterized by insufficient integration of energy principles with the mechanics of interaction of metal rollers and asphalt concrete mixture, which determines the urgency of developing a comprehensive mathematical model. As part of the research, a nonlinear dynamic model of the compaction process was developed, taking into account the viscoelastic properties of the asphalt concrete mixture, vibration compaction parameters and the energy characteristics of the roller-material interaction. The model is based on the principles of continuum mechanics and oscillation theory using harmonic balance methods for a multistep system. Experimental verification of the model was carried out on the basis of field density measurements and laboratory tests of asphalt concrete samples using a gyratory compactor. The results showed that the proposed model provides a prediction of the degree of compaction with a coefficient of determination $R2=0.92-0.96$ for various modes of operation of the rollers. It was found that the optimal vibration frequency exceeds the natural frequency of the system by 15- 22%, and the energy absorption efficiency reaches a maximum with an oscillation amplitude of 0,6-0,8 mm for type II mixtures. The practical significance of the model lies in the possibility of optimizing the sealing parameters at the design stage of the technological process, which makes it possible to improve the quality of the road surface and reduce energy consumption by 12-18%. The developed mathematical apparatus can be integrated into intelligent compaction systems to ensure automatic control of the asphalt concrete pavement construction process.