基于沥青混凝土横观各向同性的路面结构分析

基于沥青混凝土(ALC)的横观各向同性,采用通用有限元软件Abaqus,分别考虑水平荷载的作用和沥青混凝土弹性模量随温度变化的特性,数值模拟计算了横观各向同性沥青路面分别在水平、竖直荷载和温度场作用下的关键力学响应。横观各向同性在模型中定义为水平模量与竖直模量之比(n)。研究结果表明:各响应指标均随n发生变化;n减小时,弯沉和沥青层底拉应变指标随着增大。各响应指标也受到水平荷载和温度条件的影响;在水平荷载作用下,弯沉、拉应变均会增大,当n较小时,弯沉增大幅度更为明显;高温条件下的弯沉比低温条件下大,而拉应变在低温条件下比较大。     

横观各向同性沥青路面结构动力响应分析

考虑到沥青混合料、级配碎石和土基等材料具有明显的横观各向同性特性,采用有限元分析方法研究了FWD荷载作用下横观各向同性沥青路面结构的动力响应。分别考虑了不同水平下沥青面层、碎石基层及土基的横观各向同性特性,研究结构层材料的水平方向弹性模量与竖直方向模量比对路面的动力响应影响规律,并根据AI破坏准则对其服务寿命进行了预估分析。结果表明,面层和基层的模量比对路面动力响应和服务寿命影响较大:面层和基层弹性模量比对沥青层底应力应变及土基底部压应变影响都很显著,基层模量比对路表弯沉影响也较大;当面层模量比减小到0.2时,控制疲劳开裂和车辙的荷载重复作用次数分别减小了87%和65%,当基层模量比减小到0.17时,则分别减小了82%和59%;土基模量比对路面结构动力响应和服务寿命影响较小。基于各向同性特性的现行路面设计偏于危险,应适当考虑道路材料的横观各向同性特性。     

横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解

主要推导三向移动荷载作用下考虑复杂层间接触状态的横观各向同性黏弹性沥青路面动力响应解析解。首先,从直角坐标系下横观各向同性黏弹性多层体系动力学问题的基本方程出发,借助相对坐标变换和Fourier变换,推导单层沿深度方向的波数域状态向量传递矩阵;其次,基于波传递方法,构造层顶下行波和层底上行波向量,以消除传递矩阵中的正指数项,保证数值计算的稳定性;而后,基于Goodman模型表征的层间接触条件,建立相邻层上、下行波向量的递归关系,并结合荷载和边界条件,对多层体系各层上、下行波向量进行求解;最后,通过Fourier逆变换和相对坐标逆变换,得到沥青路面任意坐标和时刻下的动力响应解析解,并编制数值计算程序。通过ABAQUS有限元模拟,验证了解析解的准确性,且证明了解析解的计算效率远优于有限元模拟;综合分析荷载、材料、层间接触对沥青路面动力响应的影响,可以发现：水平向荷载与路表剪应力关联性强,是导致路面Top-down开裂的重要因素;层间接触条件和横观各向同性均对面层底部水平向应变影响显著,且这2个因素之间存在耦合效应,建议在路面疲劳寿命分析中予以充分考虑。研究得到的解析解可为真实沥青路面力学行为研究提供高效准确的分析工具。     

横观各向同性沥青路面加铺结构力学响应研究

沥青混合料具有明显的横观各向同性特性,基于各向同性弹性多层体系理论分析沥青路面结构存在局限性,考虑沥青材料的横观各向同性能获取更准确的路面力学响应。文中通过改变沥青材料横观各向同性系数,采用有限元方法对沥青加铺层结构力学变化进行分析。结果表明,随着横观各向同性系数的增大,旧沥青砼路面结构加铺层的剪应力与层底拉应力增大,竖向压应变减小,剪应力随深度变化先增大后减小,旧沥青砼路面加铺沥青面层设计与施工中应考虑沥青横观各向同性的影响。     

车辆荷载作用下沥青混凝土路面结构的应力响应分析

借助大型有限元软件ABAQUS,运用三维动力有限元的方法,建立了移动荷载作用下基于土基横观各向同性的沥青混凝土路面结构的三维仿真模型,并编制了Dload和Utracload子程序来施加移动荷载.通过有限元Standard计算模块,分析和比较了移动荷载下车辆正常行驶、减速和加速情况时路面结构内部应力响应规律.分析结果表明...     

重荷载作用下橡胶沥青面层结构的三维非均布动力响应分析

为了掌握重型移动车辆荷载作用后橡胶沥青路面的力学响应,文章首先基于路面平整度车辆振动因素选取了1/4动力学模型作为重载车辆模型;而后,基于路面结构、边界条件、材料参数等条件,建立在非均布移动重荷载作用下,橡胶沥青路面的三维瞬态动力学有限元模型;最后,基于有限元模型给出橡胶沥青路面在移动重型车辆荷载作用下的动力响应时程变化规律和空间分布规律。结果表明,橡胶沥青路面结构的力学响应呈波动性及正负交替变换,横向、竖向的应力应变先迅速增加后减小,荷载离开后留有一定的残存变形,下部应变比上部应变恢复得快;纵向应力始终为负,且在中下面层中,移动车辆荷载出现了微小波动;橡胶沥青路面吸收应力应变的能力比普通沥青路面强。     

考虑制动荷载及横观各向同性的沥青路面动力响应研究

为了研究横观各向同性和制动荷载对沥青路面结构力学性能的影响规律,该文运用有限元分析软件建立了三维有限元模型,对沥青路面结构层在不同的横观各向同性系数α和附着系数μ等条件下的水平位移、竖向位移、水平剪应力、竖向剪应力进行了系统研究。结果表明:(1)横观各向同性系数α和摩擦系数μ对半刚性基层沥青路面的水平位移和水平剪应力影响显著,对竖向位移和竖向剪应力的影响比较小,这也是目前中国沥青路面经常发生推移、拥包的主要原因;(2)竖向剪应力峰值随横观各向同性系数α的增大而减小,并且随着深度从0.02m增加到0.16m,竖向剪应力峰值先增大后减小。     

弹性层状路基刚性路面动力特性数值仿真分析

高等级公路路面结构体系的动力特性研究一直倍受工程界关注,由于动测试验实施数量有限且数据样本庞大,因此研究人员更多是采取数值仿真技术来对公路设计进行指导。采用刚性路面板与具有横观各向同性体性质的路基体构建高精度数值仿真模型,使用有限元—无限元耦合算法,编制相应的Matlab程序对实际工程中的水泥混凝土路面——层状路基结构体系进行静动力仿真计算。研究表明:通过模拟该体系在均布静载下的地基沉降数值计算,指出在利用有限元—无限元耦合方法解决板与地基构建的路面结构体系的基础上,对板与地基引入横观各向同性理论是满足计算精度要求的,并且使计算模型更接近实际情况,计算结果更具有实际指导意义;同时通过模拟车辆移动荷载对路面结构体系进行动力响应分析,对比考虑横观各向同性与否两种理论模型的计算结果,揭示了此结构体系位移、加速度最值的变化规律,为工程设计路面体系动力特性提供了一种高精度数值仿真方法。     

考虑沥青路面材料参数空间差异性的解析计算及影响分析

复杂服役环境下沥青路面的材料参数存在明显的空间差异性，具体表现为沿深度的模量梯度分布与非连续层间接触以及横观各向同性，实现其解析计算对现有的沥青路面力学响应分析及结构设计方法具有重要的参考价值。为此，从弹性力学基本方程出发，基于状态空间法，推导了具有指数模量梯度的横观各向同性弹性层状体系通解；在此基础上，基于波传递方法，将状态向量转换为波向量，并结合边界条件和层间条件，建立了考虑沥青路面材料参数差异性的多层路面结构解析解；然后借助MATLAB平台编制了数值计算程序，采用文献对比、BISAR程序以及有限元软件ABAQUS验证了该解析解的精度与效率；最后结合典型数值算例，阐述了该解析解在沥青Top-Down开裂和传统路面疲劳损伤分析中的应用。理论推导和数值计算结果表明：该解析解摆脱了弹性力学问题求解对应力函数的依赖性，并且借助波传播方法，避免了求解中正指数过大对求解精度的影响，并使得边界条件和不同层间接触关系的描述更加便捷；沥青路面材料参数的空间差异性不可忽视，沥青面层连续模量梯度会造成更大的路表拉应力和最大剪应力，进而加剧沥青路面的Top-Down开裂；而横观各向同性和层间接触状态间存在耦合效应，从而会加剧沥青路面的疲劳损伤。     

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。     

A path-following driver–vehicle model with neuromuscular dynamics,including measured and simulated responses to a step in steering angle overlay

An existing driver–vehicle model with neuromuscular dynamics is improved in the areas of cognitive delay, intrinsic muscle dynamics and alpha–gamma co-activation. The model is used to investigate the influence of steering torque feedback and neuromuscular dynamics on the vehicle response to lateral force disturbances. When steering torque feedback is present, it is found that the longitudinal position of the lateral disturbance has a significant influence on whether the driver’s reflex response reinforces or attenuates the effect of the disturbance. The response to angle and torque overlay inputs to the steering system is also investigated. The presence of the steering torque feedback reduced the disturbing effect of torque overlay and angle overlay inputs. Reflex action reduced the disturbing effect of a torque overlay input, but increased the disturbing effect of an angle overlay input. Experiments on a driving simulator showed that measured handwheel angle response to an angle overlay input was consistent with the response predicted by the model with reflex action. However, there was significant intra- and inter-subject variability. The results highlight the significance of a driver’s neuromuscular dynamics in determining the vehicle response to disturbances.     

预应力曲线箱梁和异形箱梁的研究

近年来 ,国内外学者对曲线箱梁和异形箱梁的静力分析理论和计算方法作过大量的研究 ,但这些理论和方法在某种程度上都存在着一定的局限性 ,特别是在实际设计工作中 ,运用起来不能得心应手。为此本文在综合前人已取得经验下 ,针对桥梁结构设计中分析曲线箱梁、异形箱梁 ,经常遇到的难题进行了研究 ,建立一个较为完善的理论和方法 ,编制了等参元空间分析程序。在实际工程中进行实桥试验 ,验证了本文理论和方法的正确性。本文的研究工作更准确描述了箱梁的荷载响应 ,为设计人员提供直观的设计依据。对曲线箱梁和异形箱梁受力特性有了更一步的理解 ,并提出了新的见解     

混凝土施工中裂缝的防治措施及处理办法

混凝土的推广使用已有一个世纪,目前在现代工程建设中仍占有重要的地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在,尽管我们在施工中采取各种各样的措施,但收效甚微,裂缝仍然时有出现。该文指出,究其原因,人们对混凝土温度变化所产生的应力注意不够是其中之一,尤其是大体积混凝土。对此,温度应力与温度控制具有重要的意义。     

Analysis of the capabilities of a two-stage turbocharging system to fulfil the US2007 anti-pollution directive for heavy duty diesel engines

This article presents a two-stage turbocharged heavy-duty diesel (HDD) engine designed to fulfil the US2007 anti-pollution directive. This directive imposes very restrictive limits on the NOx and particle emissions of HDD engines. In this work, the possibility of combining particle traps in the exhaust line to reduce soot emissions with very high EGR rates to reduce NOx emissions is considered. This new generation engine implements two-stage turbocharging in order to improve the bsfc when the engine is working on steady conditions as well as to optimize the engine transient response. After carrying out the tests, the results were analyzed and the engine settings were adjusted to maximise its behaviour and minimise pollutant emissions. NOx and soot emission peaks were also analyzed at engine transient conditions in order to keep them under certain levels, and thus maintain the overall pollutant emissions to a level that is as low as possible. In summary, a double-stage turbocharging configuration can greatly improve engine driveability (between 23% and 36% depending on engine speed), while reducing NOx emissions during transient evolution without increasing opacity peaks beyond the stated limits.     

新一代同步器开发与应用

随着用户对车辆驾驶舒适性要求的不断提高,国内重型商用车辆对全同步器型变速箱的需求迅速增长,有必要开发适合重型卡车变速箱恶劣工况的高性能同步器。设计人员从结构设计和材料选型2方面着手,设计了具有专利结构的钢环碳纤维摩擦材料同步器。工艺人员解决了制造过程中的技术难点,建成了高标准的同步器生产线。新一代同步器针对重型卡车变速箱恶劣工况而设计,在市场上获得了很大的成功。     

超薄磨耗层沥青混合料的应用研究

该文从研究超薄磨耗层的级配的选择入手,简单分析了超薄磨耗层的结构特点和强度形成机理,给出了几种国内外常用的超薄磨耗层级配范围,并提出了将SAC-10做为其研究的设计级配。在研究超薄磨耗层沥青混合料配合比设计的基础上,通过对SAC-10沥青混合料的马歇尔试验,确定了该沥青混合料的矿料级配和最佳沥青含量。最后采用车辙试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验及小梁弯曲试验等一系列试验,检测超薄磨耗层沥青混合料的各项路用性能,为在实际工程中的应用提供理论依据。     

基于DDS技术的发动机爆震信号仿真研究

基于直接数字频率合成(DDS)技术,通过设计相应的硬件电路来模拟发动机的爆震信号,在发动机平均值模型的基础上添加改进的双区燃烧模型,用以计算分析缸内燃烧过程,进而预测、判断爆震,并以爆震等级强弱等信息作为模型的输出量,最终驱动硬件电路产生信号。对信号的发生及处理过程作了针对性的研究。试验结果表明,模拟信号的幅值、频率等参数均可调,实时性满足系统的要求。     

公路工程监理人员市场供需模型研究

提出了建立监理人员需求和供给模型的方法,推导了计算公式。根据公路建设发展的历史数据,对历年公路建设监理人员需求和供给进行了计算和比较。     

轮胎位移包容性研究及有效路面谱计算方法

本文提出一种有效路形测量的新方法,研究轮胎的位移包容性。提出以轮胎包容参数为变量把真实路面功率谱变换为有效路面功率谱的新方法。该研究是道路激励模拟的基础研究。