水泥混凝土路面在不同工况下的疲劳寿命预估研究

结合某二级公路的实测资料,通过间歇时间和受力状态对水泥混凝土室内小梁弯曲疲劳试验结果进行修正,得到修正后的应力疲劳方程。然后基于Palmgren-Miner准则和某公路的交通资料,利用有限元软件ANSYS建立路面模型,对其在荷载作用下的最大弯矩拉力值进行了仿真计算,最终得到水泥混凝土路面在考虑冻融损伤影响、考虑水的交替影响、考虑低温交替影响、不考虑环境条件影响所对应的路面使用寿命分别为1. 70、24. 69、5. 99、22. 43 a。     

含裂缝水泥混凝土路面剩余疲劳寿命评估

文章以弹塑性断裂理论为基础,利用abaqus软件对路面裂缝开裂深度分别为3cm、6cm、9cm和12cm进行力学分析,并拟合出裂缝扩展规律。结果表明,当裂缝深度大于6cm时,应力强度因子增幅较快,此时路面疲劳寿命衰减也很快。本文为含裂缝水泥混凝土路面疲劳寿命评估提供一种有效计算方法。     

路面材料疲劳损伤分析及疲劳寿命预估

针对路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化及疲劳寿命,运用损伤力学相关理论建立梁式结构的疲劳损伤演化模型,并结合小梁疲劳试验,分析路面材料小梁试件在重复加载下的疲劳损伤演化规律及疲劳寿命。结果表明,对于沥青混合料、水泥稳定碎石、二灰土3种材料而言,当疲劳损伤演化模型指数p分别取4.0、7.2、6.3时,理论分析得到的小梁跨中挠度和疲劳寿命与试验结果比较接近;对于3种材料的小梁试件,随着荷载循环次数的增加,小梁底缘中点的损伤度逐渐增加,且增加的幅度逐渐增大,体现出非线性变化的规律;随着荷载循环次数的增加,小梁跨中挠度逐渐增加,且增加的幅度逐渐增大,与损伤度的变化规律一致。     

纳米SiO_2改性水泥混凝土优选及疲劳寿命预估

通过熵权法加权的灰靶理论,对5组不同掺量水平的纳米SiO_2改性混凝土综合路用性能进行评价分析,得到最优纳米SiO_2掺量;选择最优组改性混凝土进行弯曲疲劳试验,以弯拉强度及荷载作用次数为参数,建立BP神经网络模型。结果表明:经过纳米SiO_2改性的混凝土其各项路用性能均得到有效提高,其中1.5%掺量水平下,纳米SiO_2改性混凝土路用性能综合评价最高;采用BP神经网络模型预测1.5%掺量水平下纳米SiO_2改性混凝土疲劳寿命可得到较为准确的结果,最大误差小于1%,Levenberg-Marquardt训练算法与另外两种算法相比具有最少的迭代次数及最优的收敛速度和泛化能力,且误差平方和相比之下最低,最大相对误差为0.011%～0.041%。     

新疆路面沥青混合料疲劳寿命预估分析

通过分析新疆典型沥青面层结构设计,采用BISAR3.0软件仿真模拟试验手段,确定不同沥青面层厚度的室内沥青混合料疲劳破坏加载方式。用预估模型对沥青混合料进行疲劳寿命分析。研究表明:沥青混合料疲劳破坏加载方式选择与沥青面层厚度有关,当面层厚度不大于5 cm和大于16 cm时,沥青混合料疲劳试验加载方式分别采用应力控制模式与应变控制模式;预估模型疲劳寿命与实测值存在一定差异但满足精度要求可为新疆沥青混合料疲劳设计提供借鉴作用。     

路面激励下变速器箱体疲劳寿命预估方法研究

建立了某轻型货车变速器箱体有限元模型,并利用模态试验结果验证了该模型的正确性.通过实车强化坏路试验采集了整车轮心垂直方向振动加速度信号.并将经过预处理的轮心处振动加速度信号加载到4柱虚拟试验台上,进行仿真计算,获得了箱体与车架连接点的载荷时间信号.将各载荷通道的应力分布和载荷时间历程输入所建立箱体有限元疲劳分析模型.得到了箱体的疲劳寿命结果.     

脱空耦合下水泥混凝土路面疲劳寿命影响因素分析

基于ANSYS建立板底脱空的水泥混凝土路面力学模型,计算其在不同因素影响下的最大弯拉应力,分析其应力变化规律。然后,再利用公式计算板底脱空水泥混凝土路面不同因素下的疲劳寿命,分析其变化趋势,为水泥混凝土路面板设计及后期维护提出依据。最后,再结合疲劳寿命计算结果,利用层次分析法确定板底脱空状态下影响其疲劳寿命的各个主影响因素所占权重。结果表明:脱空半径对其影响最大,权重占0.483,且脱空半径达到400mm时,随着其他各因素的不利发展,疲劳寿命趋于稳定;温度梯度影响下,各脱空半径影响下的弯拉应力变化规律整体一致;面层模量对疲劳寿命影响相对较小,仅占0.114;面层厚度为300mm时,水泥混凝土路面性价比较高。     

路基含水量对水泥混凝土路面疲劳寿命的影响分析

含水量对路基的回弹模量有显著的影响,而回弹模量是水泥混凝土路面板应力和路面弯沉的重要影响因素。为克服采用线弹性当量回弹模量进行路面结构分析带来的偏差,通过对粉土三轴试验数据拟合,获得了不同含水量下应力相关的非线性回弹模量参数。推导了精确的一致切线刚度矩阵,利用Abaqus用户材料子程序UMAT对应力相关的回弹模量模型进行有限元实现。基于路基-路面协调变形,建立三维有限元分析模型,调用移植的回弹模量模型对典型的水泥混凝土路面结构进行结构分析,获取路基土在不同含水量下的路面结构的应力应变响应,结合水泥混凝土路面的疲劳寿命关系分析路基土含水量对混凝土路面疲劳寿命的影响。研究结果表明:路基土含水量从最佳含水量-3%增加到最佳含水量+3%,回弹模量相应显著减小,路面顶面最大弯沉增加,路面板的板底最大拉应力增加,路面结构的疲劳寿命减少。     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

玄武岩纤维沥青混凝土优选及疲劳寿命预估

通过熵权法加权的灰靶理论,对6组不同长度、掺量的玄武岩纤维沥青混凝土路用性能进行综合评价分析,得到最优玄武岩纤维长度及掺量;对其最优组进行疲劳试验,以劲度模量及荷载作用次数为参数,建立BP神经网络模型。结果表明:经过玄武岩纤维改性的沥青混凝土其各项路用性能均得到提高,其中掺加0.3%的6 mm玄武岩纤维后,沥青混凝土路用性能综合评价最高;采用BP神经网络模型进行玄武岩纤维沥青混凝土疲劳寿命预测可得到较为准确的结果,最大误差小于1%,相比之下Levenberg-Marquardt训练算法收敛速度较快,泛化能力好,且误差平方和明显低于其他两种算法,最大相对误差为0.064%～0.485%。     

驱动桥半轴疲劳寿命预估

为改善某型驱动桥半轴的售后故障率,对现有产品进行台架试验验证。计算分析半轴的应力情况,按照锻钢的S-N曲线经验公式,预估半轴扭转的疲劳极限,进行半轴改进的设计校核。将改进后的半轴再次进行台架试验验证,改进效果满足预期要求,并使用试验结果修正半轴扭转的S-N曲线使之更加精确。     

装载机动臂疲劳寿命预估研究

以ＺＬ５０装载机动臂关键部位实测的应力谱和１６Ｍｎ焊接头疲劳试验数据为依据，建立了随机载荷下结构疲劳寿命计算的概率模型，根据该模型对装载机动臂进行了可靠疲劳寿命计算。预测结果与实际使用寿命取得一致，为动臂疲劳强度评估及结构改进提供了依据。     

水对沥青混凝土路面疲劳寿命影响初探

在无水和有水两种状态下沥青混凝土路面的单轴压缩疲劳试验结果表明,水对沥青混凝土路面的疲劳寿命影响显著,在两种状态下具有不同的破坏形式。在0.7 M Pa压力作用下,有水状态下沥青混凝土路面疲劳寿命只有无水状态下疲劳寿命的18.7%。     

水泥混凝土路面填缝料疲劳试验方法研究

水泥混凝土路面填缝料在实际应用中,受气候、机械外力作用产生疲劳老化,使用寿命下降.填缝料疲劳导致地表水渗入基层是水泥混凝土路面破坏的重要原因之一.现有填缝料评价体系中无体现疲劳性能的评价指标.基于对现有水泥混凝土路面接缝料的力学研究和室内试验,提出适合于水泥混凝土路面填缝料疲劳性能检测的试验方法和仪器,其对于水泥混凝土路面填缝料的研究及应用具有重要意义.     

水泥混凝土路面等效疲劳温度应力系数

分析了日疲劳温度应力系数的影响因素,结果表明温度荷载和轴载的昼夜分布对其影响最大。提出利用多年累积的每日气象资料直接推导等效疲劳温度应力系数的方法,该方法不用计算月、年疲劳温度应力系数,其计算结果提高了疲劳温度应力计算的准确性。基于中国93个基本气象站50 a实测的日气象资料,计算得到等效疲劳温度应力系数,并给出了回归公式及各地的回归系数。     

高安全长寿命水泥混凝土路面结构优化

介绍了新修订的<公路水泥混凝土路面施工技术规范>(JTG F30)2010年版本新理念之一--高安全性、使用耐久、且长寿命水泥混凝土路面整体结构优化3个层面的新内容:表面增设磨耗功能层;板底增加隔离封层或缓冲封层;路床顶面增设粒料垫层.如此,期望对优化普通水泥混凝土路面整体结构、延长实际使用寿命与提高其高速行车的安全性...     

水泥混凝土路面疲劳温度应力的计算

本文根据我国各地太阳辐射的规律以有文献５中的太阳辐射量与混凝土路面的温度梯度的回归关系式，分析了各地日最大温度应力的年变化规律和年最大温度应力的分布规律；按照混凝土路面疲劳消耗等效的原则和新混凝土疲劳方程，将复杂多变的混凝土路面温度应力等效地换算成单一的疲劳温度应力系数与最大温度应力相乘的疲劳温度应力，并对各地的疲劳温度应力系数进行回归显式化。从而使考虑混凝土路面温度应力的疲劳消耗影响极为方便。