沥青路面失效开裂的数值模拟研究

为了深入了解沥青路面受荷载作用时的裂缝扩展规律,基于失效开裂材料二次开发以及扩展有限元方法,建立沥青路面的数值计算模型。通过试验与计算结果对比,分析沥青复合梁在荷载作用下的失效开裂特性,对比研究失效开裂材料二次开发模型与扩展有限元模型的计算结果。结果表明:基于失效开裂材料二次开发建立的计算模型可以很好地模拟沥青路面的裂缝扩展规律,计算结果与试验结果吻合良好;预设裂缝对路面受力性能的影响极大,在进行实际施工时应尽量减少路面材料裂缝,并提高路面的抗疲劳性能,以保证其良好的受力性能;平板支撑方式下沥青复合小梁裂缝扩展行为与实际路面状况极为接近;相比扩展有限元方法,基于失效开裂材料二次开发建立的计算模型适用性更好。     

基于三点弯曲试验的高黏沥青砂应力吸收层的裂缝扩展过程研究

为了研究带3种贯通裂缝的水泥混凝土加铺高黏沥青砂应力吸收层和没有应力吸收层两种结构的反射裂缝的扩展路径与断裂机理,对带3种裂缝的两种结构试件分别进行三点弯曲室内试验。并以扩展有限元方法(XFEM)为基本方法,建立有限元模型对有应力吸收层的加铺层的裂缝扩展过程进行模拟。把扩展有限元模拟结果与室内试验结果进行比较并分析了反射裂缝的力学响应、扩展机理和断裂过程。结果表明:数值计算与试验的结果在断裂形态上相近,两者数据的相关性较高。高黏沥青砂应力吸收层能降低加铺层底部的应力集中,减缓加铺层下部裂缝扩展的速率,达到防治反射裂缝的目的。     

基于ANSYS的带切口沥青混合料试件半圆弯曲试验参数分析

采用带切口的试件进行半圆弯曲试验(SCB),可以更好地评价存在反射裂缝的沥青混凝土路面的抗裂性能。为了明确试件厚度、切口宽度、切口深度、支座间距等试验参数对带切口SCB试件力学响应的影响,采用ANSYS建立三维有限元模型对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:试件厚度选择50mm,切口宽度选择1.5mm较为合适;切口深度需要选择15mm、20mm、25mm等3个切口深度值再进行试验验证;支座间距为试件直径的0.8倍时,切口底部拉应力最敏感。     

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。     

机场复合道面反射裂缝的力学分析

基于弹性断裂力学理论和平面应变假设,应用ABAQUS有限元软件建立了不同深度反射裂缝在不同位置荷载作用下的复合道面有限元模型,分析了不同沥青面层裂缝深度以及不同荷载作用位置对复合道面应力和裂缝尖端应力强度因子的影响,并对A型荷载、B型荷载和C型荷载3种荷载位置在不同裂缝深度的计算结果进行了对比分析。研究结果表明:最大应力随裂缝深度的增加而增加,说明裂缝深度对沥青面层的最大应力有较大的影响;荷载作用位置不同时,沥青面层裂缝中最大应力值相差较大,说明荷载作用位置对沥青面层的最大应力有较大的影响;随着裂缝深度的增大,应力强度因子KI不断增大,说明裂缝的扩展主要受KI的控制;荷载位置不同时,应力强度因子KI值变化较大,说明荷载位置对KI影响显著,且A型荷载影响最大,B型荷载影响次之,C型荷载影响最小。     

汽车座椅滑车碰撞有限元分析与试验研究

对汽车座椅进行了滑车碰撞试验，根据试验数据建立了汽车座椅滑车碰撞动态特性仿真模型，采用PAM—CRASH软件进行了仿真分析。仿真与试验结果对比表明，各测点的试验应力与仿真应力曲线很接近．所建立的有限元模型是正确的，可以有效指导汽车座椅的设计并提高设计效率。     

基于灰色理论的带切口半圆弯曲试验数值分析

采用ANSYS建立三维有限元模型对半圆弯曲试验(SCB)进行数值模拟可以更好地评价沥青混合料的抗拉强度。为了明确SCB试验参数(试件厚度、切口宽度、切口深度以及支座间距)对SCB试件底部拉应力的影响程度,利用灰关联分析方法对各参数的影响程度进行定量分析,通过回归分析得到了带切口的SCB试件底部拉应力的计算公式。结果表明:对SCB试件底部拉应力影响程度依次为支座间距切口宽度试件厚度切口深度;回归公式的相对误差最大值为5.13%,公式精确度较高,满足实际工程要求。     

电动汽车电机控制器随机振动仿真与试验

为保证电动汽车电机控制器在行驶过程中的安全性,对其进行随机振动分析。先利用仿真软件建立电机控制器有限元模型进行模态分析,再进行模态试验,并与仿真结果对比,确保仿真模型的准确性;然后对电机控制器仿真模型进行频响分析及随机振动疲劳寿命分析;最后制作样机进行随机振动试验,验证仿真分析结果的准确性和仿真方法的合理性。     

某冷却风扇总成模态仿真及试验研究

为研究冷却风扇总成模态特性,论文基于不同建模方式和网格类型等建立了多种在工程中常见的不同仿真模型,进行自由模态仿真并和自由边界试验模态进行了对比分析,找出了最佳的工程应用仿真模型。以此为基础进行约束模态仿真和约束边界试验,结果表明:忽略扇叶初始位置、释放扇叶旋转自由度、采用二阶网格、保留扇叶和电机罩壳等有限元模型处理方式,所得模态频率和振型与试验结果有较好的吻合度。前5阶约束模态的频率误差值最大为2.8Hz,满足相关标准要求。分析结果对冷却风扇总成的振动特性研究及结构设计改进有重要价值。且以仿真精度提升的自由模态分析为基础进行约束模态分析,是研究风扇总成模态的有效方法。     

基于有限元的高压线束温升特性仿真研究

为实现对高压线束温升特性的有限元分析，建立高压线束温升仿真等效模型并对相关仿真参数进行计算。分别在25℃和45℃工况下对高压线束进行温升特性仿真，并选取不同的测试点位与试验结果进行对比验证，误差约为1.2℃，证明基于有限元方法分析高压线束温升特性的准确性和可行性。使用有限元分析法代替试验法研究高压线束的温升特性，对加快高压线束的开发和提升其安全性具有重要意义。     

ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元仿真

建立了ISOFIX型儿童座椅的有限元模型,并应用HybridⅢ3岁儿童假人有限元模型,建立了ISOFIX型儿童座椅正面碰撞台车试验的有限元模型,进行了仿真,对比分析了台车试验与有限元仿真的假人动态举动,头部、胸部和髋部的合成加速度波形及假人伤害值.接着用有限元模型对儿童座椅上拉带限力效果进行了评价.结果表明,有限元模型仿真结果与试验结果基本吻合,假人伤害值均在法规指标值以内.上拉带限力虽使头部最大前向移动量有所增加,但仍远小于指标值,且其他伤害值都有不同程度的降低.     

基于有限元的某轻型载货汽车驾驶室地板结构开裂分析与改进

对某轻型载货汽车驾驶室进行模态试验,并在ANSA中建立有限元模型,在hypermesh中进行模态仿真,同时与试验结果进行对比以验证模型的有效性。建立了整车有限元模型,在4种工况下对驾驶室地板开裂处进行强度分析,得出与可靠性试验相同的结论,并提出改进措施。再次进行仿真计算,通过比较结构改进前、后的计算结果可知,地板开裂处的强度明显提高。     

正交异性钢桥面U肋横梁相交处疲劳寿命的估算

为估算正交异性钢桥面U肋与横梁相交处的疲劳寿命,以某新建铁路桥节段正交异性钢桥面足尺试件为研究对象,建立两个阶段有限元模型进行了计算分析。通过应用ANSYS有限元软件建立铁路桥节段正交异性钢桥面足尺试件整体模拟,对比分析了正交异性钢桥面U肋横梁相交处的应力和位移计算值与足尺试件相应部位的试验值,发现正交异性钢桥面有限元计算值与足尺试件试验值吻合的很好。在此基础上,采用子模型技术建立了正交异性钢桥面U肋与横梁相交处带椭圆形裂纹的二阶段模型,将退化奇异单元布置在椭圆形裂纹前沿,通过位移外推得到了不同裂纹深度下裂纹尖端的应力强度因子,得到不同裂纹深度与应力强度因子的关系曲线,分析了应力强度因子随裂纹扩展深度的变化规律。基于初始裂纹尺寸合理判定,将应力强度因子数值与裂纹尺寸的函数关系式代入疲劳裂纹扩展模型Paris公式,逐步数值积分得到正交异性钢桥面U肋与横梁相交处的疲劳寿命。计算结果与试验结果进行了比较,发现初始裂纹尺寸为0.1 mm时,计算结果与试验结果最为接近。不同初始裂纹尺寸的裂纹扩展曲线表明位于U肋与横梁相交位置裂纹的疲劳寿命主要消耗在开裂初期,后期裂纹扩展寿命对疲劳寿命贡献不大,这可以解释试验中观察到疲劳裂纹萌生、发展的现象。     

基于有限元法的柴油机曲轴裂纹扩展模拟研究

以某型直列柴油机曲轴为研究对象,建立曲轴的有限元模型,采用子结构技术对有限元模型进行模态缩减。应用AVL.Excite进行曲轴的多体动力学仿真,经过应力恢复得到曲轴的应力分布,确定易产生裂纹的危险截面。采用1/4节点等参退化奇异单元模拟裂纹前沿应力奇异性,建立曲轴表面裂纹扩展的有限元模型,对不同深度椭圆裂纹的应力强度因子进行计算,最后拟合应力强度因子与裂纹深度的近似表达式,预测了其裂纹扩展寿命。     

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。     

基于SCB试验的沥青混合料低温性能评价指标研究

研究沥青混合料低温性能评价指标与路面开裂状况之间关系，是合理确定沥青混合料低温性能评价标准的重要依据。为解决传统小梁弯曲试验同现场开裂相关度不高的问题，针对现场不同裂缝间距段落的芯样，引入半圆弯曲试验（SCB）开展混合料低温断裂与抽提沥青BBR试验研究，建立沥青路面开裂间距与沥青混合料断裂能、断裂韧性、劲度模量等指标的关系。从SCB与BBR对比试验可得出结论：改进后的SCB试验能真实反映吉林地区沥青路面实际低温开裂状况；提出了寒区沥青路面低温开裂判定标准；并通过断裂能及断裂韧性等指标的对比分析，提出采用SCB试验的断裂能作为混合料低温性能的评价指标更为合理。研究成果丰富了沥青混合料低温性能评价方法，为完善沥青路面低温抗裂设计提供了技术支撑。     

重型卡车传动轴强度仿真与试验分析

汽车传动轴属于易损坏件,在产品开发的试验过程中,一般都是破坏性试验,为了减少试验次数,降低试验费用,文章在HyperMesh中建立了传动轴总成的有限元模型,利用有限元求解器ABAQUS进行强度计算,并将计算结果和试验进行对比.结果表明:利用有限元方法进行传动轴强度仿真与试验结果最大误差均在6％以内,验证了仿真分析的准确性,对传动轴的开发设计具有重要的指导意义.     

汽车车门过开强度分析与试验研究

以某车型为例,对该车门进行过开强度分析及试验。运用Hypermesh软件建立车门有限元模型,并对车门过开工况进行仿真分析得出车门位移数据和附件受力情况;提出车门过开试验方案,完成车门过开性能测试,得出试验推论;对比仿真结果和试验数据,验证有限元模型的准确性与试验方案的可行性。     

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。     

沥青混凝土路面半刚性基层层底裂缝断裂力学分析

路面裂缝尖端应力强度因子是判断裂缝产生和扩展的重要指标。应用有限元方法,建立了8结点等参单元的有限元模型,采用奇异等参单元及断裂力学理论,对路面基层裂缝问题进行了数值分析,结果能真实反映路面结构基层裂缝扩展的现象和规律,为高速公路工程设计提供依据。