沥青混凝土材料细观损伤的数值模拟

在对沥青路面心样进行轴向压缩疲劳试验时,结合CT扫描技术拍摄了不同疲劳阶段下沥青混凝土的细观结构图像,利用细观力学及断裂力学方法建立了一细观模型,运用有限元程序对试件的宏观裂纹形成这一复杂过程进行了模拟。结果表明,该模型能有效模拟材料的损伤演化过程,在有限的实验研究基础上,运用细观力学方法数值模拟沥青混凝土的力学性能是可行的,以弥补试验的不足。     

混凝土梁受弯破坏的三维细观数值试验

为了在细观层次上研究混凝土梁的损伤断裂机理,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆和界面组成的三相复合材料。基于三维随机骨料随机力学参数模型,建立了2个混凝土梁湿筛试件的数值模型;模型MX1模拟骨料的随机分布,模型MX2在MX1的基础上模拟混凝土各相材料参数的随机性,通过这2个模型的抗弯数值试验,展现了混凝土梁损伤断裂和裂缝萌生与扩展的渐进过程。结果表明:数值试验得到的混凝土梁弯拉强度与真实试验测得的弯拉强度较为接近;由于骨料分布的随机性,混凝土裂纹起裂和扩展表现出显著的不规则性和不连续性;受材料参数随机分布的影响,模型MX2较MX1承载力略有降低,变形稍有增加。     

钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模拟

针对捻制构造钢绞线非均匀锈蚀引起的混凝土胀裂问题,该文建立钢绞线锈蚀产物非均匀膨胀模型和钢绞线非均匀锈蚀下混凝土胀裂细观数值模型。混凝土材料被模拟为由砂浆基质、骨料、界面层所组成的三相复合材料,并通过嵌入黏聚单元模拟由钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂行为。通过与已有试验对比验证所建模型的合理性,并分析混凝土保护层厚度与骨料含量对锈胀裂缝宽度的影响。结果表明：所建立的非均匀细观数值模型能够合理地模拟钢绞线非均匀锈蚀导致的混凝土胀裂全过程。考虑钢绞线非均匀锈蚀特征可以有效地提高锈胀裂缝预测精度。锈胀裂缝宽度随混凝土保护层厚度减小而增大,随混凝土中骨料含量增大而减小。     

混凝土直剪力学性能的数值模拟研究

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,在细观层次上将混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的黏结带构成的三相非均质复合材料。利用有限元方法数值模拟混凝土试件的细观损伤断裂和直剪,并对其直剪破坏进行了研究。结果表明:骨料与砂浆的界面是混凝土直剪破坏的薄弱环节,采用数值模拟的计算方法基本可行。     

基于随机骨料模型的混凝土劈拉强度数值模拟

采用随机骨料模型模拟混凝土的细观结构,利用有限元方法数值模拟混凝土劈拉的细观损伤断裂,并对其劈拉破坏过程进行了研究。结果表明：该种随机骨料的数值模拟方法基本可行．混凝土骨料与砂浆的界面是其劈拉破坏的薄弱环节。     

大跨径钢箱梁桥面铺装层降温系统的数值模拟研究

为了防止广州珠江黄埔大桥遭受热害及腐蚀影响,设计了一套铺装层降温除湿系统.采用数值模拟对系统安装前后铺装层温度场进行了数值模拟,同时对除湿效果进行了分析.结果表明,采用铺装层降温除湿系统不仅可以适当降低铺装温度,而且能够有效地解决钢箱梁的除湿问题.     

基于弹性原理的沥青混合料细观模型数值模拟

由于传统基于连续介质的沥青路面力学分析未考虑沥青混合料细观结构对其宏观性能的影响,该文基于数字图像识别技术,建立沥青混合料细观尺度下的二维有限元模型,赋予两组分弹性参数,进行数值模拟分析;最终获得了AC-25、AC-30、ATB-25共3种级配沥青混合料的应力、应变场.模拟结果表明:良好的细观结构能形成更均匀的应力、应变场,传统沥青混合料设计法忽视了细观结构对宏观性能的影响,导致沥青混合料材料设计性能与实际性能之间存在着差异.     

混凝土材料的氯离子迁移细观数值模拟

氯离子是钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀主要原因。现今研究者大多利用Fick第二定律及其数学模型的解析解对暴露于氯离子环境下的混凝土材料和构件进行一维分析。本文研究建立了氯离子在混凝土中扩散的二维有限元数值模型,提出了混凝土多边形骨料生成算法,生成了骨料、砂浆和界面的三相复合数值模型。分析了混凝土材料中氯离子的迁移规律。将计算结果与试验结果进行了比较。结果表明,使用二维有限元数值模型可以较好的预测混凝土中不同时间、位置变化的氯离子集聚和扩散情况。分析了混凝土中骨料体积率对混凝土渗透系数的影响。研究结果表明:骨料体积率和混凝土的氯离子渗透系数基本呈线性关系,体积率越大,渗透系数越小。     

级配碎石直剪试验的细观分析

基于颗粒流理论及其PFC2D程序,在细观层次上从数值分析角度研究了碎石的直剪试验,从而揭示了其抗剪强度和变形机理。研究中针对碎石提出了一种随机计算模型,并给出了随机模型的实现方法,同时对该随机模型的算法可靠性进行了验证。文中探讨了在直接剪切试验中碎石的抗剪强度随位移的变化以及最大粒径、竖向压力对其影响,并从细观力学的角度上描述了直剪试验过程中颗粒的运动机理。直剪试验过程中的碎石细观结构变化的颗粒流仿真,是关于碎石细观力学特征与宏观力学响应相关联的初步研究。     

钢桥面铺装层粘弹塑性研究及数值分析

钢桥面铺装层的沥青混合料具有明显的粘弹塑性材料力学特性，应用Perzyna理论，对沥青混合料铺装层行车荷载响应特性进行数值模拟，给出铺装层在行车荷载作用下的永久变形，对铺装层的局部拥包及车辙等现象进行评价．结果与M．R．Thompson结果取得了很好的一致。     

基于细观结构的沥青路面质量均匀性分析

对现场试验段进行钻芯取样,开展路面施工质量均匀性验证试验与分析,主要针对沥青路面结构不同位置的芯样,进行每个芯样细观质量在竖向内的均匀性分析。结果表明,利用数字图像处理技术,采用3个颗粒不均匀分布系数、空隙率波动系数、沥青胶浆分布的波动系数等3个参数,可以很好的评价和分析试件均匀性。     

基于实桥加载的钢桥面铺装数值模型优化

为保证数值分析的准确,以铺装层与钢板间的最大纵向剪应力和铺装层表面的横向最大拉应变为指标,对数值模型的横向尺寸、纵向尺寸、横隔板底约束以及单元大小等参数进行分析,得到优化模型.同时,以上海市桃浦路蕴藻浜桥工程为实桥研究对象,利用光纤光栅传感器对实桥铺装层的表面横向应变、纵向应变以及铺装层间横向应变、纵向应变进行静栽测试,并与计算值对照验证.研究结果表明:模型的横向尺寸取7个U肋的距离为最优尺寸;纵向取3跨时已可以保证计算精度,简支约束更能符合桥面整体约束状态;横隔板底部的约束应采用全固定约束.采用优化模型分析得到的计算值与实桥加载得出的实测值变化趋势基本一致,仅个别工况点位存在差异.     

轿车尾部流场的数值模拟研究

本文以简化的轿车模型为研究对象,利用固定边界和移动边界条件进行了数值模拟,得到了该轿车的气动力数据、尾流速度场、气流迹线、尾流结构及尾部涡系.与CA774对比研究表明,该轿车改善了尾流结构,从而使气动特性改善、气动系数明显降低.     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

型发动机冷却水套改进及三维数值模拟分析

为了提高某V型发动机冷却性能，对该机原冷却水套模型结构分5个阶段进行了改进，包括加大左右侧排气端气缸垫通道面积，增加气缸盖和气缸体水套通道，开通气缸盖水套排气侧中间断口。利用Ricardo三维流体软件VECTIS对原水套和每阶段改进水套进行了三维数值模拟计算，并进行了比较分析。结果表明，最终改进后的水套流动性能比原水套有明显的改善。     

汽车流场数值模拟

对某项目轿车进行了数值模拟，介绍了汽车形体外流场的模拟原理和步骤，得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构，成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上，对流场气流的横纵向流动状况、尾部涡系结构．气流分离机理以及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。     

高速公路复合桥面铺装结构与材料优化及施工关键技术研究

<正>1项目来源广东省交通运输厅2008年科技项目,项目编号2008-13。2主要完成单位广东华路交通科技有限公司长安大学3主要技术内容3.1技术特点由于研究和应用的不足,导致桥面铺装材料在国内的研究应用基本上仍处于起步阶段,     

冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装力学响应

为研究冬季极端气候下城市快速路钢桥面铺装的力学响应及适合该极端气候下的钢桥面铺装方案,解决冬季极端气候下钢桥面铺装在行车荷载作用下容易产生的开裂问题,利用ABAQUS建立钢桥面三维铺装体系模型,模拟不同铺装层厚度组合和不同工作温度等条件,计算"双层EA"结构和"下层EA+上层SMA"结构的铺装层上表面最大拉应力、最大拉...     

汽车除霜风道的数值模拟及优化

为寻求汽车前风挡玻璃除霜方式,提升除霜效率,文章主要分析了某款车型的除霜风道结构。在稳态计算结果的基础上预测其除霜效果,通过在风道内部添加导叶片对气流进行梳理,除霜效果有了较大提高,并通过瞬态计算得到A,A′,B区霜层全部除干净用时分别为876,996,1314s,并与试验结果进行了比对,满足国家标准的要求。     

海洋环境下饱水混凝土氯离子侵蚀数值试验三维随机细观分析

为研究海洋环境下饱水状态混凝土中氯离子侵蚀的规律,基于Fick第二定律,在已有的研究基础上,推导出综合考虑混凝土对氯离子结合效应、氯离子扩散试件依赖性、表面氯离子浓度、离子静电场作用、温度、混凝土内部响度湿度影响的氯离子扩散方程。将混凝土假定为由骨料和砂浆组成的两相复合材料,并利用MATLAB编制相应程序,从而实现了细观层次三维随机混凝土几何模型的生成。基于MATLAB平台研制了mat2scr 2017程序,将MATLAB中图形文件数据读入SCR脚本文件中,实现了MATLAB图形向CAD图形的转换,极大地提高了随机混凝土模型的通用性。研究成果表明：细观层次上的物质传输浓度分布和数值上与宏观层次都有显著区别,氯离子在混凝土中的传输具有显著的随机性,相同骨料含量的混凝土试件同一深度的氯离子含量是随机变量,骨料对氯离子传输具有显著地阻碍作用,骨料改变了氯离子在混凝土中的传输路径,氯离子分布在骨料周围有绕流现象。