不同级配沥青混合料SCB试验扩展有限元仿真分析

SCB试验由于其试块来源广泛,试验装置简单,成为评价沥青混合料抗裂性能的有效方法,并在欧美国家推广应用。为研究扩展有限元法对SCB试验裂缝扩展分析的有效性,建立三维扩展有限元模型求解不同深度裂缝应力强度因子,并与理论值进行对比分析。通过蠕变试验和SCB试验得到材料的基本参数,采用Abaqus平台建立不同深度裂缝的二维扩展有限元模型,对裂缝扩展过程进行仿真分析,并与实际试验数据进行对比。结果表明:扩展有限元仿真分析结果与试验结果误差较小,是研究SCB试验裂缝扩展的有效方法。     

多裂缝及空隙形式下沥青混合料梁细观异质模型裂缝扩展模拟

提出了一种新的方法来模拟沥青混合料梁的裂缝扩散现象。该方法采用随机骨料生成和投放技术，并结合ABAQUS平台进行梁裂缝扩展模拟。通过改变梁底部多裂缝间距离，观察其对裂缝扩展的影响。此外，基于实际道路中沥青混合料包含空隙的特点，在梁的细观异质模式中加入了空隙，以分析它对裂缝扩展的影响，通过对比单一骨料模式下梁裂缝扩展行为，进一步探究空隙的加入对梁内部结构变形及其延伸特性的影响。研究内容可以为建立更准确的梁裂缝扩展模型以及实际道路多裂缝形式下裂缝扩展行为研究提供一定参考。     

高等级沥青路面反射裂缝的三维数值分析

路面裂缝前缘应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,应用有限元软件ANSYS,建立了20节点等参单元有限元模型,采用奇异单元及断裂力学理论,对路面面层反射裂缝进行了数值分析,分析了各层不同模量对面层反射裂缝应力强度因子的影响及裂缝在面层中扩展时应力强度因子的变化规律.计算结果能反映路面破坏的现象和规律,为分析荷载作用下路面反射裂缝的扩展提供依据.     

高等级沥青路面反射裂缝的三维数值分析

路面裂缝前缘应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,应用有限元软件ANSYS,建立了20节点等参单元有限元模型,采用奇异单元及断裂力学理论,对路面面层反射裂缝进行了数值分析,分析了各层不同模量对面层反射裂缝应力强度因子的影响及裂缝在面层中扩展时应力强度因子的变化规律。计算结果能反映路面破坏的现象和规律,为分析荷载作用下路面反射裂缝的扩展提供依据。     

沥青混合料热粘弹性断裂参数研究

本文通过裂缝梁的纯弯曲实验，研究沥青混合料的延迟开裂性能，测得在一定加载速度，不同试验温度条件下沥青混合料的断裂韧性，并观测不同荷载水平和不同温度状况下的裂缝扩展规律。     

沥青混合料半圆弯曲疲劳开裂的XFEM方法研究

基于断裂能释放率改进的Paris公式,应用新近发展的扩展有限元方法建立了疲劳裂缝动态扩展模型。该模型将裂缝疲劳扩展分为三个阶段,每个阶段都有相应的参数控制,可实现对疲劳裂缝起裂、稳定扩展、失稳扩展等过程的准确描述。采用该模型和XFEM技术对一种沥青混合料半圆弯曲疲劳裂缝扩展试验进行了模拟分析。结果表明,在循环荷载作用下,半圆弯曲试件中裂缝尖端能够自由地穿过有限元单元内部动态地扩展,裂缝扩展长度随循环荷载作用次数的关系与试验结果高度吻合,初步验证了该模型应用于沥青混合料疲劳裂纹扩展分析的合理性。     

浅述反射裂缝疲劳分析

在分析国内外反射裂缝疲劳分析研究现状的基础上,提出反射裂缝不同情况下产生机理的不同及其各因素的影响程度。结合沥青材料特性,提出反射裂缝疲劳分析的切实可行且能较好反映其特性的疲劳累积损伤理论。最后提出反射裂缝疲劳形成寿命和疲劳扩展寿命预测的研究思路与方法。     

CRC+AC复合式路面结构中AC层的裂缝扩展

针对CRC+ AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用断裂力学理论和有限元法,对AC层的受力进行了计算和分析,对AC层裂缝的产生和扩展机理进行了研究.计算了AC层荷载型和温度型裂缝的尖端应力强度因子,研究了裂缝扩展时期、裂缝长度、结构层厚度、模量等因素对AC层裂缝扩展的影响规律.研究结果表明:AC层裂缝的扩展时期...     

沥青混合料小梁断裂试验与分析

本文利用切口小梁的疲劳断裂试验模拟了沥青路面裂纹的扩展行为,研究了裂缝位置对断裂情况的影响。并通过有限元分析软件ANSYS对不同应力水平和不同裂缝长度下的小梁应力强度因子进行了分析,并利用数值分析结果对小梁疲劳断裂试验现象进行了解释。     

高等级沥青路面表面裂缝扩展规律及寿命研究

为了减缓沥青路面表面裂缝,基于断裂力学理论并应用有限元软件ABAQUS,建立了20节点等参元有限元模型,对路面表面裂缝进行数值计算,且采用Paris公式预测了表面裂缝扩展寿命,分析探讨了应力强度因子K2在表面裂缝扩展过程中的变化规律及路面结构参数对表面裂缝疲劳寿命的影响。计算表明:(1)表面裂缝的扩展只考虑偏荷载作用,在裂缝的扩展过程中,随着表面裂缝向下不断的扩展,其K2增大到一个峰值后,再缓慢下降。(2)在路面结构参数正常取值的范围内,对表面裂缝扩展寿命影响较大的是面层厚度、面层模量、基层模量,而土基模量、底基层厚度、底基层模量、基层厚度对表面裂缝扩展寿命的影响很小。     

水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能研究

该文介绍了水泥混凝土路面加铺沥青面层结构抗裂缝扩展性能的研究。为了解不同措施延缓水泥混凝土路面加铺沥青层结构反射裂缝的效果,建立了考虑接缝传荷能力的水泥混凝土路面加铺沥青面层结构三维有限元分析模型,以Paris裂缝扩展寿命描述反射裂缝扩展。研究发现各种措施扩展寿命大小差异与接缝弯沉差有关。防裂贴与应力吸收层组合结构的扩展寿命最大,土工布与防裂贴扩展寿命接近。不同防反措施扩展寿命随接缝弯沉差的衰减速率大小为:防裂贴加应力吸收层,应力吸收层,玻纤格栅,土工布,直接加铺。     

反射理裂缝产生和发展的机理

文中分析了旧水泥混凝土路面上沥青罩面层中反射裂缝产生的机理。包括温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝，阐述了影响反射产生的各种因素，并从断理解力学的角度综述了反和射裂缝的纵向、横向扩展的模式及其路面的破坏。     

交通荷载作用下土工格栅防止沥青路面开裂的桥联效应

提出模拟土工格栅的薄膜单元和模拟结构层间作用的界面单元，利用基于线弹性断裂力学的有限元方法，对土工格栅防止沥青路面开裂的桥联接效应进行研究；分析了这种桥联效应对半刚性基层收缩人裂缝在沥青面层中扩展的阻机理，讨论界面接触状态对它的影响；同时对比分析了水平荷对裂缝扩展的影响。     

钢桥面铺装修复界面疲劳特性试验

为研究钢桥面沥青铺装坑槽病害修复界面的疲劳性能,定量评价病害修复界面的修复效果,采用改进的Overlay Tester试验方法进行钢桥面铺装材料疲劳断裂试验。选取完好的Overlay Tester试件、含有初始裂缝的Overlay Tester试件和切割后进行黏接的Overlay Tester试件3种状态,分别采用传统的评价标准（荷载降低93%）、特定周期数和荷载降低75%三个评价标准进行分析,试验过程中采用高清视频记录裂缝扩展过程。建立基于荷载-周期曲线的疲劳方程,分析了疲劳破坏特征及裂缝扩展过程,提出了裂缝扩展速率、疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期3个量化评价指标。研究结果表明：不同状态下Overlay Tester试件的荷载-周期均呈幂函数关系;修复界面疲劳断裂过程复杂,微观层面的集料形状对裂缝扩展的路径有显著影响;考虑疲劳过程的疲劳断裂能和裂缝完全贯穿时的周期2个指标修复效果小于表征单次加载断裂的裂缝扩展速率计算的修复效果,更符合实际工程应用效果。     

Lagrange-EulerF算法在沥青路面疲劳损害的应用

运用Lagrange-EulerF算法来进行有限元网格划分,构建基于半刚性沥青路面的疲劳损伤-裂缝形成、扩展-结构破坏全过程。对比分析了无损沥青路面和基底层预制反射裂缝的裂缝扩展规律和疲劳损伤累积规律。研究结果表明:无损沥青路面结构下,疲劳损伤和裂缝形成均是由底基层底部形成累积,在沥青路面全寿命阶段,随荷载水平的增加,疲劳寿命快速下降,分阶段中疲劳裂缝扩展速率先匀速发展,在裂缝长度40 cm处速率开始逐渐下降;预制反射裂缝的沥青路面,由于裂缝扩展主拉应力遵循先大后小的变化规律,反射裂缝扩展到距基层1 cm后停止扩展,因而避免了裂缝向路表的进一步扩展。当底基层存在初始裂缝时,基层反射裂缝形成阶段跨度较小,扩展速率达到2 cm/万次,表现出快扩展速率和短扩展寿面的早期病害特征。路面底基层底部损伤速率表现出前期较小,后期呈线性增长的趋势,疲劳损伤主要集中于裂缝附近,并未形成大面积损伤,因而保证了路面良好的承载能力。     

高等级沥青路面基层底裂缝三维数值分析

裂缝尖端应力强度因子是判断裂缝开裂扩展的重要指标,本文应用有限元软件ABAQUS,建立了20结点等参立方体单元的有限元模型,采用奇异等参元法及断裂力学理论,对路面基层裂缝问题进行了数值分析,分析探讨了路面结构参数对基层裂缝应力强度因子的影响及应力强度因子K1和K2在基层裂缝扩展过程中的变化规律,并预估了裂缝的扩展寿命。计算结果真实反映路面结构的现象和规律,可为高等级公路抗裂设计提供依据。     

半刚性基层沥青路面温缩型反射裂缝的扩展机理分析

通过对半刚性基层在温度应力作用下裂缝扩展机理的分析,以线弹性断裂力学理论和有限单元方法为基础、利用ANSYS计算软件,研究了产生反射裂缝的力学机理,分析了各参数对含裂纹路面结构的应力场以及裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明,得出裂纹尖端的应力集中是导致裂缝向上扩展的根本原因,降低基层材料的弹性模量能抑制或延缓基层裂缝的扩展;当裂缝已经反射到面层后,降低面层材料的弹性模量也可以起到抑制或延缓基层裂缝的扩展;同时,外界环境和路面结构对裂缝的扩展亦有较大的影响,应根据当地的气候条件合理地设计沥青面层和基层的厚度,以保证路面结构具有预期设计的抗裂性。为防止或减少反射性裂缝有重要的参考价值。     

CRC+AC复合式路面沥青混凝土层荷载型开裂分析

针对CRC+AC复合式路面结构的特点和现有研究的不足,运用有限元法,分析了交通荷载作用下AC层的受力状态;运用断裂力学理论和有限元法,对CRC+AC复合式路面反射裂缝的扩展机理进行了研究,计算了反射裂缝的扩展强度,分析和研究了结构层厚度与裂缝长度对Ⅱ型反射裂缝扩展的影响规律。研究结果表明:在交通荷载作用下,AC层出现裂缝的可能性很小,但由于温度、施工、材料老化等各种因素的影响,AC层还是会出现裂缝,增加结构层厚度尤其是沥青混凝土层厚度能减小反射裂缝的扩展。研究结果可为合理设计CRC+AC复合式路面的结构厚度提供理论依据。     

半刚性基层沥青路面温缩反射裂缝疲劳扩展分析

为研究半刚性基层沥青路面温缩反射裂缝的疲劳扩展过程,基于断裂能释放率改进的Paris公式,应用扩展有限元方法建立半刚性基层沥青路面反射裂缝的疲劳扩展模型,得到沥青面层内反射裂缝扩展长度与温缩应力循环作用次数之间的关系,并对影响面层反射疲劳裂缝寿命的因素进行了分析。结果表明,极限断裂能释放率较高的沥青混合料具有较长的疲劳寿命,可延缓反射裂缝向面层顶部扩展;沥青面层疲劳寿命随面层厚度增大、基层弹性模量减小而延长;降低基层弹性模量时,裂缝扩展每单位厚度的疲劳寿命会延长,抵抗温缩反射裂缝疲劳扩展的上面层深度也会增加。     

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。