基于交变载荷下沥青路面使用寿命研究

运用断裂力学的相关理论,结合有限元方法,建立含表面裂缝的沥青路面结构三维有限元模型,计算了表面裂缝尖端的应力强度因子,通过分析裂缝的疲劳扩展来预测沥青路面的使用寿命。研究结果表明:表面裂纹形成初期,水平荷载对路面表面裂缝扩展影响较大。裂纹扩展阶段,张开型破坏占裂纹扩展的主导作用;增加面层厚度能有效抑制沥青路层裂缝的扩展;面层厚度增加,基层厚度增加,基层模量增大,面层模量降低,沥青路面疲劳寿命增速越大,疲劳寿命越长,但基层模量增加过大,易导致路面干缩开裂。     

行车荷载下半刚性基层沥青路面结构响应及参数分析

文中将车辆荷载分为正向荷载和偏向荷载2种,并利用ABAQUS有限元软件建立基层含裂缝的沥青路面结构,重点对行车荷载下基层反射裂缝受力特性及其对参数敏感性进行分析,得到以下结论:正荷载和偏荷载作用下在路基面层裂缝位置处拉剪应力均发生突变,正荷载作用下基层反射裂缝因受压而不会扩展,而偏荷载是影响基层裂缝扩展的主要因素;正荷载下裂缝尖端的正应力及偏荷载下的裂缝尖端的正剪应力随着面层厚度和面层模量的增加而增大,随着基层模量的增加其应力减小;正偏荷载下的裂缝尖端张开型应力强度因子随面层厚度和面层模量的增加而增大,而随基层模量的增加而减小;偏荷载下的裂缝尖端剪切型应力强度因子随面层厚度和基层模量的增加而减小,随面层模量的增加而缓慢增加。     

交通荷载作用下玻纤格栅对反射裂缝扩展的影响

为研究交通荷载作用下玻纤格栅对沥青路面反射裂缝扩展的影响,采用ABAQUS有限元软件建立含有反射裂缝的半刚性基层沥青路面结构二维模型,对裂缝尖端的应力强度因子进行计算分析,比较铺设玻纤格栅前后路面面层内裂缝尖端应力强度因子,并分析反射裂缝扩展速率随裂缝长度和面层模量、厚度等的变化。结果表明,促进反射裂缝发展的最不利荷载方式是偏载;设置玻纤格栅后,裂缝尖端剪切型应力强度因子降低41.7%,玻纤格栅可起到延缓裂缝扩展的作用;反射裂缝的扩展速率随着裂缝长度和面层模量的增大而增大,随着面层厚度的增大而减小。     

不同沥青路面结构反射裂缝产生与扩展影响因素分析

以路面温度场和路面结构受力特性作为反射裂缝产生与扩展的主要因素,分析了广西地区典型结构下温度场分布、沥青层厚度、结构组合、重载等因素对基层开裂的产生及向上扩展的影响。结果表明,较薄的沥青面层在温度场分布、应力场分布上都会对基层产生不利影响,在重交通条件下会加速基层开裂;在半刚性基层沥青路面结构中,基层开裂后,在重交通条件下沥青层越薄,裂缝处的应力强度因子越大,越容易开裂;在复合式路面结构中,应力强度因子随复合式路面结构加铺层厚度的增加而减小,沥青层每增加1cm,应力强度因子平均衰减12%。     

半刚性基层裂缝稳定性相关因素研究

利用线弹性断裂力学理论和有限元法计算裂纹尖端应力强度因子,并且通过线性回归分析,建立相关因素与对应裂纹尖端应力强度因子的数学模型,指出随着裂纹长度的增加、面层厚度的增大、基层模量的增长,应力强度因子是增大的,随着面层模量的增加,应力强度因子是降低的.提出适当增加面层厚度以及适当降低基层模量,是延长路面使用寿命行之有效的措施.     

不同荷载组合作用下Top—Down裂缝扩展行为研究

Top—Down裂缝是沥青路面一种新型早期病害形式,成因复杂,影响深远。本文利用断裂力学有限元数值分析法,应用FRANC2D软件重点分析在交通荷载、温度荷载或两者共同作用下沥青路面的TDC扩展机理。研究表明交通荷载主要造成Ⅰ—Ⅱ复合型裂纹扩展,温度应力主要引起Ⅰ型裂纹扩展。在交通荷载和低温应力的共同作用下,Ⅰ型应力强度因子较大,而Ⅱ型应力强度因子较小。两种应力强度因子以及裂纹起裂角都随着裂纹初始长度的增加而增加。     

动载作用下半刚性沥青路面力学响应分析

为了解决陕西省高速公路沥青路面早期病害严重问题,选取陕西省典型的半刚性基层沥青路面结构,研究在动载作用下不同结构组合的沥青路面的力学响应。利用Ansys有限元分析软件对动荷载作用下的沥青路面进行仿真模拟,并提取数据进行分析,得到以下结论:随着沥青路面厚度的增加,沥青层拉应力、沥青层剪应力和半刚性基层拉应力均逐渐减小;随着沥青面层模量的增加,沥青层拉应力逐渐增加,而半刚性基层拉应力逐渐减小;该文建议沥青面层在18~20cm之间取值,半刚性基层厚度取值40cm以上。     

沥青混凝土复合型裂纹扩展行为数值模拟

应用线弹性断裂力学有限元程序,对一系列沥青混凝土偏直裂纹的扩展路径依据标准的三点弯曲梁试件解析。结果表明,随着预制裂纹偏离梁中线距离的增加,裂纹的起裂角和峰值荷载都增大。当集中荷载一定时,预制裂纹越长,应力强度因子越大;当预制裂纹长度与梁高比率a/W为0.4时,裂纹起裂角最大。I型应力强度因子和裂纹起裂角与比率a/W之间可分别用三次多项式很好地拟合。裂纹扩展路径总体上遵循一定的规律。试验结果表明,由于沥青混凝土材料颗粒的不均匀性,裂纹扩展路径通常沿着集料颗粒边界扩展而很少切断颗粒。虽然裂纹尖端处于I-II复合型应力状态下,但拉应力仍然是裂纹扩展的主要驱动力。     

沥青路面压电输出的仿真分析

为探究沥青路面压电输出能力的大小及其影响因素,基于ABAQUS软件的力学-压电耦合分析技术,建立了压电式沥青路面压电输出的三维有限元仿真模型,分析了压电陶瓷类型、轴重、路面结构参数等对压电输出的影响。结果表明:PZT4的压电输出值最大,且压电输出随荷载的增大线性增加;当PZT埋设在沥青路面上面层与中面层之间时,压电输出随上面层模量的增加而减小,随中面层模量和沥青面层泊松比的增加而增大;PZT所受应力远小于其容许应力范围,满足行车荷载作用下的要求。     

基于分数阶导数沥青路面松弛应力强度因子分析

应用分数阶导数理论建立了沥青混凝土分数阶导数粘弹性应力强度因子本构方程,考虑沥青混凝土面层的松弛特性,对称荷载、非对称荷载和温度荷载的作用,通过数值计算的方法分析带反射裂缝沥青路面应力强度因子的松弛效应。结果表明:1)裂缝尖端应力强度因子KⅠ和KⅡ初始值随着荷载变形的大小而变化,初始形变值越大,松弛应力强度因子越大,初始形变对张开型应力强度因子KⅠ影响较大;KⅠ、KⅡ应力强度因子随时间的松弛程度可达30%以上;2)相同时间内温度降低越大,应力强度因子松弛趋势越明显;温降越大,Ⅰ型应力强度因子越大,松弛初始值越大,温降对KⅡ影响不太明显,说明温降越大越容易产生Ⅰ型裂缝。     

斜T型梁桥的有限元分析

目前,对于梁板组合的斜T型梁桥的计算方法,从计算理论上可分为板理论和梁理论两大类,从计算方法上可归纳为梁格法和各向异性板法。而这两种方法的计算结果都未能把梁和板所受的力区分开,这就给梁和板的配筋计算带来一定困难。为此,文章从分析模型和计算方法入手,考虑了梁和板的组合作用,推导出了板作为平面壳体单元的单刚阵,主梁和横梁以板中面作为弯曲中性轴的梁单元单刚阵,较好地解决了这个问题。并依此思路研制了有限元分析程序,对一些实验模型桥进行了分析比较,结果十分接近。     

地下结构与周围介质相互作用的计算分析

提出了用有限元一无界元的方法计算地下结构——土耦合体系的应力和变形。为了模拟实际受力状态，在地下结构与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元，它可以与土体的弹塑性模型相衔接，能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状。     

沉管隧道短管节拉合试验

广州生物岛-大学城沉管隧道拉合试验包含短管节拉移、GINA止水带压缩及短管节顶推3个阶段,通过拉合试验测试出短管节底部摩擦力的大小及GINA止水带实际压缩情况,为拉合施工提供详实的参考数据。试验结果表明：短管节移动过程中的实际摩擦力远大于按常规摩擦系数计算出的摩擦力,短管节底部摩擦力的存在会造成GINA止水带实际压缩量不均匀。     

砂浆锚杆的有限元模拟方法探讨

针对现有砂浆锚杆有限元模拟方法的局限性与不足，在深入探讨砂浆锚杆的力学机理的基础上，提出了一种包含锚杆、砂浆以及接触面的新型复合锚杆单元，该单元不仅能反映锚杆的轴向受力作用，还能反映锚杆的抗弯以及锚杆与岩体接触面的剪切滑移效应，并利用有限元基本理论，推导了新型复合锚杆单元刚度矩阵及相关计算公式，并编制了相应的计算程序，工程实例分析表明：模型能够满足工程要求，具有一定的理论与工程实用价值。     

基坑开挖地表沉陷分析方法

提出了用有限元－无界元耦合的方法进行基坑开挖时地表沉陷变形分析，为了模拟实际受力状态，在挡土结构与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元，它可以与土体的弹塑性模型相衔接，能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状，结合工程实例，计算结果表明，本文方法能反映实际情况。     

桩土相互作用的有限元-无界元分析

本文提出了用有限元—无界元的方法计算桩—土耦合体系的应力和变形。为了模拟实际受力状态 ,在桩与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元 ,它可以与土体的弹塑性模型相衔接 ,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状。计算结果与现场观测数据吻合较好 ,说明在桩的负摩擦分析中考虑土的弹塑性特性及接触面单元的必要性     

复合式悬架半刚性车桥的有限元分析

本文用有限元方法建立复合式悬架车桥的计算模型,经试验验证后,用于车桥横梁的应力分析。通过大量计算,对应于几种主要的载荷工况,得到了车桥横梁的应力分布规律。归纳了横梁的强度控制工况和截面。     

超新颖未来环保概念摩托车

为了吸引更多消费者的目光,设计师对摩托车外观设计也越来越重视了。由Randall Marin设计的一款名为“Triclo”的概念三轮摩托车,结合当前流行趋势、有机形式的设计,给人带来一种震撼的视觉外观享受,很适用于未来拥挤的城市交通环境。     

某全承载式客车骨架建模方式对仿真结果影响的探究

对某全承载式大客车骨架分别进行壳单元和梁单元建模,并对两种模型进行振动模态和静态刚度的仿真分析。结果表明,在全承载式客车骨架设计初期,采用梁单元代替壳单元进行建模是可行的,效率更高,便于骨架结构改进设计,且两者仿真计算精度相当。     

钢桥面沥青铺装层裂缝病害分析

为更准确地反映钢桥面沥青铺装层的裂缝尖端应力场特性及认识其扩展规律,以断裂力学为基础,研究了钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝的形成及扩展机理。提出采用20节点等参单元、裂缝奇异单元,建立了铺装层线弹性断裂力学有限元模型,通过裂缝尖端应力强度因子的计算,研究了钢桥面沥青铺装层破坏情况对裂缝扩展的影响。研究表明,裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补。