重载作用对混凝土路面板的弯沉及应力分析

运用ANSYS有限元软件建立路面结构三维实体模型,用正弦荷载模拟车辆随机荷载运动,分别就路面结构竖向位移及应力变化进行重载作用模拟分析;并分析超载率与脱空尺寸的影响。研究表明:动荷载作用下面板产生的弯沉值及板底最大拉应力值随着水泥混凝土路面板板底脱空区的面积增大而增大;超载率越大且脱空面积越大,板的竖向位移和拉应力增幅越大。     

考虑飞机运行特性的柔性道面累积损伤计算

为准确计算柔性道面任一点累计损伤,考虑飞机载重和滑行速度差异,给出了飞机滑行在道面任一横断面处单个主起落架动荷载计算方法;基于单个主起落架动荷载作用下柔性道面面层底拉应变和土基顶面竖向压应变空间响应分析,引入多轴荷载作用频次影响系数,考虑轮迹横向偏移和纵向分布规律,得出了单个主起落架在道面任一位置处荷载作用频次的计算方法,并计算了相应位置处道面允许作用次数;基于Miner准则的线性疲劳累积损伤原理,提出了可覆盖整个柔性道面的道面累积损伤计算方法。实例表明该方法可行,可为道面分段和横向减薄设计的理论计算提供参考。     

冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置,在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时,分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现,各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因,基层与旧面板一起处于双向弯拉状态,土基三向受压,不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时,路面板竖向位移最大,影响深度最深;而冲击板中位置时,板竖向位移最小,分布最均匀,此时板体以纵向弯拉为主,易形成横向裂缝;当冲击纵向板边时,板体以横向弯拉为主,易形成纵向裂缝。可见,路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数,建议基于具体路况选择相应的施工方案。     

含碎石化层的沥青加铺路面结构分析

利用ABAQUS有限元软件建立了含碎石化层的沥青加铺路面结构模型,研究土基、旧路基层与碎石化层模量以及碎石化层和加铺层厚度对含碎石化层沥青加铺层路面结构的力学响应的影响,确定碎石化模量的控制范围.结果表明,荷载作用中心点及附近一定区域,沥青加铺层层底受拉;沥青加铺层层底拉应力对土基模量、旧路基层模量、碎石化层厚度不敏感,但当碎石化层模量较小(接近300MPa)或加铺层厚(大于20cm)时层底拉应力均较大,在重载作用下更大.因此碎石化道路必须验算沥青层层底拉应力指标.为使沥青层层底拉应力峰值不至于过大甚至超过容许拉应力,使得受拉区域控制在一定范围以内,同时为降低加铺层竖向剪应力及土基顶面压应变,并达到防治反射裂缝的效果,碎石化层的模量宜控制在500～1000MPa.     

沥青路面超载作用下力学性能敏感性分析

在不同荷载条件下变化沥青路面结构层的模量,找出沥青路面在超载作用下随结构参数变化路表弯沉、面层拉应力、基层拉应力、底基层拉应力和土基顶面压应变等力学性能及路用性能的变化规律,针对超载作用下的沥青路面要合理控制各结构层之间的模量关系,同时提高土基模量.为超载作用下沥青路面设计、施工提供理论依据.     

沥青路面超载作用下力学性能敏感性分析

在不同荷载条件下变化沥青路面结构层的模量,找出沥青路面在超载作用下随结构参数变化路表弯沉、面层拉应力、基层拉应力、底基层拉应力和土基顶面压应变等力学性能及路用性能的变化规律,针对超载作用下的沥青路面要合理控制各结构层之间的模量关系,同时提高土基模量.为超载作用下沥青路面设计、施工提供理论依据.     

行车荷载作用下路面结构动位移响应分析

为研究行车荷载作用下路面结构动位移响应规律,基于弹性层状体系理论建立路面结构有限元模型,将车辆随机动荷载作用在有限元模型上,通过改变路面结构层厚度与模量,研究了路面结构测试区竖向动位移变化规律,建立了测试区动位移峰值与路面结构层参数的数学模型,进一步揭示了路面结构动态响应问题. 计算结果表明:路面结构测试区动位移峰值随土基模量的增大而减少;土基模量对测试区动位移峰值影响最为敏感,两者的数学模型近似呈对数关系,测试区动位移峰与面层厚度和基层厚度近似呈线性关系,与底基层厚度近似呈对数关系;不同的面层模量、基层模量和底基层模量对应的测试区动位移曲线几乎重合,因此不是影响测试区动位移的主要影响因素. 研究结果为路面承载力检测提供了依据.      

镐头机拆除刚性道面动力损伤分析

为合理确定刚性道面的拆除工艺参数,采用ABAQUS软件,建立了刚性道面的实体有限元模型,对镐头机钎杆半正弦波冲击荷载作用初期刚性道面的动态响应进行了模拟,系统分析了镐头机荷载参数和道面结构参数对刚性道面竖向位移和板底拉应力响应的影响规律.模拟结果表明:镐头机冲击荷载的大小及其作用位置对刚性道面动态响应有显著影响;板底最大拉应力受面层厚度影响较大,而道面竖向位移对面层厚度变化不敏感.在算例条件下,当接缝传荷能力小于80%时,结构动态响应才发生显著变化;为减小对保留板的动力损伤,拆除板板边30 cm范围内不宜使用镐头机拆除.      

足尺沥青混凝土路面加速加载动力响应

采用足尺沥青混凝土路面加速加载试验设备,检测了移动车辆荷载下路面结构的动力响应,分析了面层底部的动应变和土基顶竖向压应力,研究了车辆轴重、行驶速度和轮胎胎压对路面结构动力响应的影响,分别建立了动力响应与轴重、车速的回归模型,在不同轴重、车速和胎压下对4种路面结构进行了试验。分析结果表明:在行车荷载作用下,面层底部应变响应呈拉压应变交变状态;在中等试验温度条件下,面层底部应变响应随轴重的增加而线性增加,土基顶竖向压应力呈单向应力状态,且随轴重增加而增大;车速显著影响面层底部应变响应,但对竖向压应力影响不大,仅影响应力的脉冲持续时间;随车速增加,应力脉冲时间缩短,面层底部应变响应减小;重载车辆在低速行车时对路面的破坏作用更严重,但胎压对面层底部应变和土基顶竖向压应力影响较小。     

冲压荷载下水泥路面土基的变形及应力分析

通过建立有限元模型,采用瞬态动力学加载方法,模拟冲击压路机破裂稳固旧水泥混凝土路面的冲压效果,探讨冲压荷载作用下土基中的应力传递规律和沉降变形．结果表明：在土基顶面以下5 m深度处由冲压荷载引起的土基竖向应力和位移均接近于0,冲压荷载的影响深度不超过5 m;冲压荷载作用下路基的工作区为2．25 m深度范围内,埋深超过2．25 m的构造物理论上不受冲压荷载的影响．     

道面摩阻不平衡对飞机着陆滑行参数影响

从运动学原理入手建立飞机着陆滑行力学模型, 引入道面摩阻不平衡度, 基于实测道面摩擦因数及其摩阻不平衡度分析飞机着陆减速和匀速滑行阶段的偏航角与偏航距离的变化趋势, 并设计模型试验分析湿滑道面摩阻不平衡下飞机着陆滑行参数变化规律。研究结果表明: 当跑道中心线两侧摩阻不平衡时, 机体产生绕竖轴扭矩, 导致飞机产生偏航角和偏航距离; 摩阻不平衡度的增大导致飞机偏航角与偏航距离增大, 摩阻不平衡度由0.03增加到0.38时, 偏航角增大4倍, 偏航距离增大1倍; 减小中心线两侧的摩阻不平衡度可以有效降低飞机偏出跑道概率; 滑移率对偏航角和偏航距离影响较小; 道面摩擦因数降低, 减速滑行距离增大, 基本呈线性变化; 随着跑道接地带摩阻不平衡度增大, 飞机所产生的偏航角呈直线增长, 当摩阻不平衡度达0.165时, 偏航角达1.2°; 随着跑道接地带摩阻不平衡度增大, 偏航距离也增大, 由于减速段所产生的偏航角, 加之匀速段滑行距离较长, 70%以上的偏航距离是在匀速阶段发生的; 湿滑道面下随着中心线两侧的水膜厚度差增大, 偏航角和偏航距离均增大, 水膜厚度差从0.05mm增加到2.50mm, 偏航角增大6倍, 偏航距离增大5倍。可见, 在接地带保证飞机主起落架两侧摩阻平衡, 有利于着陆减速过程飞机偏航角的控制。      

一种基于机载数据的民用航空器飞行阶段划分方法

为有效解决民用航空器的机载快速存取记录器(QAR)航迹数据中飞行阶段出现错误划分的情况,通过航空器气动构型和垂直运动态势变化提出了飞行阶段重新划分方法,具体分为4个步骤:数据预处理、垂直运动态势划分、飞行状态特征模型构建和飞行阶段重新划分;使用基于DBSCAN的局部遍历聚类方法对气压高度变化趋势进行聚类分析,划分垂直运...     

适应大型飞机的沥青道面结构有限元模型

借助ABAQUS通用有限元软件,建立了3层道面结构有限元模型,分析了模型的几何尺寸、边界条件、层间接触条件、单元类型、网格的划分对大型飞机荷载作用下道面结构力学响应的影响,提出了适应大型飞机的机场沥青道面结构有限元模型参数,并用实测力学响应数据对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:在大型飞机全起落架荷载作用下,有限元模型几何尺寸宜为30m×30m×10m,层间完全连续选用tie连接;单元类型宜采用C3D8R,荷载区域的单元大小控制在不大于0.05m×0.05m;模型底部所有位移全部约束,模型四周约束对应水平方向的位移。实测数据验证结果表明有限元模型有效。     

机场跑道全波段不平整测试方法

结合车载式激光断面仪与全球导航卫星移动定位系统，提出了一种机场跑道全波段不平整测试方法；在济南遥墙国际机场进行了现场测试，采用重复试验与水准仪对该测试方法进行了可靠性验证；利用ADAMS/Aircraft软件建立了B737-800虚拟样机模型，进行了实测跑道不平整数据下的飞机滑跑仿真，探究了不同检测方法、滑跑速度、飞机位置下实测道面数据特征对飞机振动响应的影响。研究结果表明:所提出的测试方法可获得道面全波段不平整数据，弥补了激光断面仪难以捕获14 m以上波长的缺陷；当速度为80 km·h-1时，全波段不平整道面下飞机振动响应波动幅值分别为长波不平整和短波不平整下的1.25~2.39倍和1.19~1.85倍，说明仅考虑道面长波或短波不平整将低估飞机在实际不平整条件下的振动响应；随着飞机滑跑速度的增大，全波段不平整与短波不平整条件下的飞机振动加速度差别逐渐增大，而动载系数差值则呈现先增大后减小的趋势，在速度为160 km·h-1时达到最大，说明飞机在高速滑行中道面长波不平整的影响更为明显；全波段不平整相比短波不平整条件下驾驶舱加速度增幅平均比重心处大0.062 m·s-2，前起落架动载系数增幅比主起落架平均大0.039，表明长波不平整对飞机前部振动的影响比重心处大，且随着滑行速度增大，这一差值先增大后减小，加速度的差值在80~120 km·h-1时最明显，峰值约为0.078 m·s-2，而动载系数的差值在160 km·h-1达到0.062的峰值。      

基于应力吸收层的沥青加铺层温度应力分析

对加铺沥青面层的水泥混凝土路面进行温度应力分析发现：应力吸收层并不是越厚越好,应力吸收层的厚度对层间剪应力和结构竖向位移影响较大,而对沥青层底拉应力的影响比较小;高模量的应力吸收层材料对结构竖向位移、层间剪应力和沥青层底拉应力均不利。     

基于实时监测参数的民用飞机重着陆预警方法

针对目前民用飞机重着陆事件的识别只能通过飞行员事后上报和维修人员被动检查的问题,提出了一种基于实时监测参数的民用飞机重着陆预警方法;分析了飞机重着陆的影响因素,在对快速存取记录器数据预处理的基础上,采用灰色关联度分析方法,从飞机重着陆相关的52个监测参数中提取了26个特征监测参数;以着陆质量、垂直加速度、垂直下降率和俯仰率等4个重着陆评价参数作为预测参数,26个特征监测参数作为输入,建立了基于长短期记忆网络的飞机重着陆预测模型;采用重着陆案例数据对预测模型进行训练,分析了飞行高度区间、输入输出步长对模型预测精度的影响,进而对模型进行了优化;在案例验证中引入混淆矩阵验证了模型的预测效果。研究结果表明:利用长短期记忆网络所建立的民用飞机重着陆预警方法有效利用了实时监测参数中反映重着陆趋势的信息,实现了飞机的重着陆预警,在提前8 s预警的情况下,预测精度达到了98%,平均绝对误差仅为0.018 3,可为飞行员提供足够的时间裕度采取措施,避免重着陆的发生。      

Computer modeling and validations of steel gear heat treatment processes using commercial software DANTE

The heat treatment process of a gear made of AISI 9310 carburized steel is modeled using the commercial heat treatment simulation software DANTE. Both carburization and quenching processes affect the residual stress distribution and distortion of heat-treated parts, which are important to service quality and fatigue life. DANTE/VCARB is used to design the boost/diffuse schedule of a vacuum carburization process. Oil quenching is modeled following the vacuum carburization process. Thermal gradient and phase transformation are two main sources of distortion and residual stresses in quenched parts. The relation of the carbon distribution, thermal gradient, and phase transformations during quenching is studied through the gear modeling example. Because of geometry, the residual stress distribution after quenching is non-uniform along the gear surface. In general, the root fillet has higher residual compression than either the root or tooth face locations after traditional oil quenching of carburized gears. The predicted residual stresses from the oil quenching model are imported into a single tooth fatigue bending model. The gear stresses under bending load indicate the possible cracking locations during the bending fatigue test. The importance of heat treatment residual stresses during gear design is pointed out, and it is commonly ignored in the gear design and manufacturing industry.     

城市道路检查井结构破坏原因分析

通过对杭州市城市道路检查井及周边路面破坏情况进行调查,对沉陷量、破坏范围等进行测量,采用有限元分析在交通荷载作用下检查井应力变化规律。结果表明,在交通荷载作用过程中,在井盖砼垫层边缘会出现较大的拉应力,同时在井座砼垫层和砌体外边缘处路面面层内会出现反复剪切应力。循环交通荷载、垫层拉应力以及反复剪切应力是导致垫层破碎和路面开裂的主要原因。     

三角形波动载作用下半刚性沥青路面动态响应量三维有限元分析

针对动载条件下半刚性沥青路面结构破坏问题,采用三角形波激励加载,考虑车辆超栽以及车速变化对路面结构动态响应量的影响,利用三维有限元数值法对超载、快速、慢速条件下的路面各结构层动竖向位移和层底动弯拉应力分布规律进行数值分析计算。结果表明,动载条件下,路表所形成的横向弯沉盆影响范围为6．2m,而基层层底沿横向0．35m范围内均承受动拉应力;车速越慢,超载越严重,路表、路基顶面的竖向动位移峰值及动弯拉应力峰值越大,在交通堵塞、长大纵坡的行驶环境中,路面材料的要求更高。