旧水泥路面沥青加铺层反射裂缝应力分析

通过建立旧水泥混凝土路面沥青加铺层有限元模型,应用ANSYS软件计算分析了车轮荷载位于最不利位置时反射裂缝的受力特性,并根据断裂力学理论研究了在不同影响因素下应力强度因子K的变化。计算结果表明:在荷载和温度作用下,控制着路面裂缝扩展的应力强度因子KⅠ和KⅡ随着沥青加铺层厚度的增加呈减小趋势;同时,裂缝尖端的应力强度因子将随着沥青加铺层模量的增加而增大;此外,降温幅度和轴载的变化对加铺层抗裂性能也有较大影响。     

用矩阵权函数分析基层底部混合型裂缝的应力强度因子

由于基层材料的变异性、基层干缩 (尤其是水泥基基层 )、温度应力、土基压实不够、施工和养护不当 ,以及混合型荷载等都会在基层形成混合型裂缝 ,这些裂缝很容易形成反射裂缝 ,因而分析基层混合型裂缝应力强度因子就非常有必要。根据能量准则、叠加原理、贝蒂互换定理等推导出用矩阵权函数计算混合型应力强度因子的方法。并分析了待定权函数系数的求法 ,即结合有限元计算混合型裂缝应力强度因子方法求出待定的权函数系数 ,继而得到了矩阵型权函数。并利用有限元检验得到的权函数 ,两种不同方法在不同荷载作用下的计算结果吻合得很好 ,表明该方法可行。并编制了相应的程序来实现上述理论 ,对研究反射裂缝扩展和工程应用非常有益     

沥青路面的Top-Down纵向裂缝在交通荷载下的力学响应

为了研究沥青路面上面层的自上而下纵向裂缝随着交通荷载变化而产生的力学响应,利用ABAQUS有限元软件对沥青路面结构进行三维建模,观察并记录随着荷载位置的改变,裂缝尖端区域的应力强度因子变化情况。结果显示,荷载距离裂缝由近到远的过程中,裂缝区域应力强度因子K的数值先上升再下降。且使裂缝产生最不利应力场的荷载与裂缝的位置与裂缝几何状态(深度,长度)、路面结构(层数,层厚,材料参数)以及荷载形式(大小,尺寸)等有关。     

跨越结构层的反射裂缝扩展过程参数影响分析

基于ABAQUS有限元软件和断裂力学分析理论,采用离散裂缝长度模拟反射裂缝扩展过程,针对裂缝由基层底扩展并跨越至面层顶时,不同结构层参数对裂缝尖端应力强度因子影响进行了分析,并通过工程实例进行了结构层参数优化设计计算。结果表明：在荷载作用下,基层底部往上存在一定范围的受拉区,受拉区裂缝将受到张拉和剪切的混合型作用,面层和基层参数的增大都会引起张拉型应力强度因子的增大,对早期裂缝控制不利;裂缝扩展后期,适当增大基层模量、厚度以及面层厚度可减小剪切型应力强度因子,其中适当增加面层厚度较明显;在防治反射裂缝扩展方面,在保证路面其他控制条件下,应选择较低的面层模量;工程实例的优化设计计算验证了前述结论。     

基于疲劳强度理论的超薄桥面铺装层裂缝扩展分析

以断裂力学为基础,借助有限元方法,建立了裂缝扩展的有限元计算模型。采用应力强度因子作为评价指标,分析了在对旧桥面铺装进行加铺时,旧铺装层已存在的裂缝对加铺层的影响;研究了在行车荷载和温度荷载的作用下,不同宽度的裂缝和不同的加铺层厚度对加铺层裂缝扩展的影响。研究表明,低温是引起裂缝扩展的主要因素;随着厚度的增加裂缝尖端的应力强度因子呈下降趋势,对于薄层铺装来讲,则需要较高的抗裂性。     

三点弯曲梁裂缝应力强度因子有限元分析

利用有限元数值模拟方法对一定尺寸的砼三点弯曲梁三维裂缝进行分析,得出应力强度因子KI随裂缝长度和荷载水平变化时的变化规律,并通过与已有经验公式的比较,验证有限元裂缝分析方法的正确性.并归纳出KI简化计算公式.     

三点弯曲梁裂缝应力强度因子有限元分析

利用有限元数值模拟方法对一定尺寸的砼三点弯曲梁三维裂缝进行分析,得出应力强度因子KI随裂缝长度和荷载水平变化时的变化规律,并通过与已有经验公式的比较,验证有限元裂缝分析方法的正确性.并归纳出KI简化计算公式.     

移动荷载下碎石化层模量突变对加铺层的影响分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立碎石化后沥青加铺层的三维有限元模型。因碎石化施工、开挖试坑检查质量后回填以及旧路基处理等使得破碎后碎石化顶面的回弹模量不均匀,交界处有突变,模量突变越大对加铺层受力越不利,越会加速路面破坏。用移动荷载分析这种模量突变对加铺层底拉应力、加铺层剪应力、弯沉、裂缝应力强度因子等的影响,并提出改善这种模量突变的措施,更好的促进碎石化技术的应用。     

沥青路面表面裂缝尖端的应力因子对表面裂缝的影响

通过建立表面裂缝的沥青路面结构的三维有限元模型,计算了行车荷载作用下表面裂缝尖端的应力强度因子,进而分析了应力强度因子的变化对表面裂缝的影响。     

沥青混凝土路面加铺层力学分析

利用有限元方法对沥青混凝土路面加铺层进行了力学计算,分析了车辆荷载和温度应力对加铺层受力状况的不同影响,根据计算结果对控制加铺层内力提出了一些建议.     

Multi-Objective Optimization of Rail Pre-Grinding Profile in Straight Line for High Speed Railway

In order to modify the rail pre-grinding profile smoothly, non-uniform rational B-spline (NURBS) curve with weight factors is used to establish a parameterized model of the profile. A wheel-rail contact stochastic finite element model (FEM) is constructed by the Latin hypercube sampling method and 3D elasto-plastic FEM, in which the wheelset’s lateral displacement quantity is regarded as a random variable. The maximum values of nodal accumulated contact stress (NACS) and nodal mean contact stress (NMCS) in different pre-grinding profiles with differential weight factors are calculated and taken as the training samples to establish two Kriging models. A multi-objective optimization model of pre-grinding profile is established, in which the objective functions are the NACS and NMCS Kriging models. The optimum weight factors are sought using a non-dominated sorting genetic algorithm II (NSGA-II), and the corresponding optimum pre-grinding profile is obtained. The contact stress calculation before and after optimization indicates that the maximum values of NACS and NMCS decline significantly.     

沥青路面表面裂纹扩展模拟及影响因素分析

用基于线弹性断裂力学的有限元法，计算了3种深度路面表面裂纹分别在5种载荷(工况)作用下的应力强度因子及裂纹起裂角，模拟了表面裂纹向下扩展的路径，并分析了路面结构层组合和温度对沥青路面表面裂纹扩展的影响．结果表明，温度、结构层厚度和面层弹性模量对裂纹扩展有明显的影响，且表面裂纹深度越大，影响越显著．     

ANTIPLANE MULTIPLE CURVED CRACK PROBLEM IN CIR-CULAR INCLUSION AND MATRIX MATERIAL

茫桑遥茫眨蹋粒? ＩＮＣＬＵＳＩＯＮ ＡＮＤ ＭＡＴＲＩＸ ＭＡＴＥＲＩＡＬTX＠陆建飞＠王建华＠沈为平ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｉｒｃｕｌａｒｉｎｃｌｕｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｒａｃｋｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ?..     

Stress Intensity of Antiplane Conjugate Cracks in Cubic Quasicrystal

Based on the theory of Muskhelishvili, the general solutions for stress and strain of conjugate cracks in cubic quasicrystal are obtained, with which the stress intensity factors of cubic quasicrystal at crack tips and the stress distribution functions of phonon and phason fields are given. The results show that though phason field is coupled with phonon field by constitutive equations, the stress intensity factors are not coupled with any other factors.     

三维应力奇异单元自动生成的通用算法

用1/4奇异单元模拟裂纹尖端奇异性已经成为断裂力学数值计算的重要手段.目前三维奇异单元主要是靠人工手动生成奇异节点,然后再生成单元,这种方法工作量大、效率低,尤其是对复杂结构或裂纹形状更是难以实现.这里研究了各种形状三维奇异单元自动化生成的通用算法,并编制了计算程序,最后通过算例验证了算法的正确性.     

Fracture Mechanics for a Mode Ⅲ Crack in a Piezoelectromagnetic Material

Analytical solutions for a Griffith crack inside an infinite piezoelectromagnetic medium under combined mechanical-electrical-magnetic loadings are formulated using integral transform method. The singular stress, elec tric and magnetic fields in the piezoelectromagnetic material are obtained by the theory of linear piezoelectromagneticity. Fourier transforms are used to reduce the mixed boundary value problems of the crack, which is as sumed to be permeable, to dual integral equations. The solution of the dual integral equations is then expressed analytically. Expressions for strains, stresses, electric fields, electric displacements, magnetic fields and magnetic inductions in the vicinity of the crack tip are derived. Field intensity factors and energy release rate for piezoelectromagnetic material are obtained. The stresses, electric displacements and magnetic inductions at the crack tip show the traditional square root singularities; and the electric field intensity factor （EFIF） and the magnetic field intensity factor （MFIF） are always zero.     

沥青路面裂纹扩展数值模拟及影响因素分析

应用线弹性断裂力学理论结合同时考虑交通与温度载荷的有限元方法来研究沥青路面裂纹扩展路径.采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并发展了沥青路面裂纹扩展模拟程序.应用该程序模拟了不同荷载作用位置下路面结构中表面和基层底面裂纹的扩展情况,同时研究了路面结构层模量组合对沥青路面裂纹扩展的影响.模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展行为,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为.     

沥青路面裂纹扩展数值模拟及影响因素分析

应用线弹性断裂力学理论结合同时考虑交通与温度载荷的有限元方法来研究沥青路面裂纹扩展路径.采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并发展了沥青路面裂纹扩展模拟程序.应用该程序模拟了不同荷载作用位置下路面结构中表面和基层底面裂纹的扩展情况,同时研究了路面结构层模量组合对沥青路面裂纹扩展的影响.模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展行为,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为.     

Mechanical properties of asphalt pavement structure in highway tunnel

A linear full 3D finite element method （FEM） was performed in order to present the key design parameters of highway tunnel asphalt pavement under double-wheel load on rectangular loaded area considering horizontal contact stress induced by the acceleration/deceleration of vehicles. The key design parameters are the maximum horizontal tensile stresses at the surface of the asphalt layer, the maximum horizontal tensile stresses at the bottom of the asphalt layer and the maximum vertical shear stresses at the surface of the asphalt layer were calculated. The influencing factors such as double-wheel weight; asphalt layer thickness; base course stiffness modulus and thickness; and the contact conditions among the structure layers on these key design parameters were also examined separately to propose construction procedures of highway tunnel asphalt pavement.