本文關(guān)鍵詞：瀝青混凝土疲勞擴(kuò)展溫度影響特性研究　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 有限元 溫度場(chǎng) 疲勞擴(kuò)展 疲勞溫度耦合

【摘要】：眾所周知,幾十年來我國(guó)的高速公路建設(shè)發(fā)展迅速。高速公路的總里程已達(dá)到世界第二的水平,我們道路工作者面臨的問題是對(duì)于已經(jīng)使用道路的病害和工作機(jī)理的認(rèn)識(shí)是否深入,這將對(duì)我們接下來的公路建設(shè)有著比較重大的影響。對(duì)瀝青混凝土的疲勞問題主要的研究主要分為四大類。主要包括：現(xiàn)象學(xué)法、斷裂力學(xué)法、耗散能法和起源于金屬學(xué)科的近似損傷力學(xué)法�？傮w來說研究時(shí)對(duì)溫度考慮不夠全面,所以論文研究集中在瀝青混凝土疲勞擴(kuò)展的溫度影響特性研究。論文主要通過ABAQUS軟件來模擬現(xiàn)實(shí)生活中高等級(jí)瀝青混凝土道路的工作狀況,將疲勞問題放在一個(gè)整體的工作環(huán)境下考慮,盡可能的去貼近實(shí)際道路的使用情況,采用仿真的實(shí)際行車荷載,模擬材料的整體受力情況。首先對(duì)于瀝青混凝土疲勞的問題,論文選定了損傷力學(xué)法來進(jìn)行研究,依據(jù)非線性疲勞模型的原理,通過對(duì)ABAQUS的UMAT的子程序的研究和編制。最終對(duì)材料的本構(gòu)模型作出改進(jìn),引入損傷參量D及其累積準(zhǔn)則,根據(jù)研究設(shè)定損傷累積到0.5時(shí)裂縫出現(xiàn)。對(duì)于整個(gè)道路的溫度場(chǎng)的設(shè)定,考慮了太陽(yáng)輻射、風(fēng)速、熱對(duì)流等一系列的大氣條件,對(duì)于道路模型則認(rèn)真考慮了各個(gè)材料的熱傳導(dǎo)、熱容等物理性質(zhì),并設(shè)定了相應(yīng)的邊界條件,成功模擬出了符合要求的溫度場(chǎng),并將溫度場(chǎng)代入即將使用的疲勞模型中。對(duì)于材料的溫度特性研究,論文采用了兩種不同的模型來研究材料模量與溫度的關(guān)系,由于瀝青混凝土材料的多相性,所以在高溫和低溫時(shí)相應(yīng)的變化趨勢(shì)是不同的,在低溫時(shí)采用線性變化,高于20攝氏度時(shí)則采用指數(shù)型變化,并以此編制材料的子程序。道路模型的建立,論文采用的是平面應(yīng)變模型,采用的模型尺寸較大,所以四周的邊界條件為全部約束,符合實(shí)際的應(yīng)力狀況。各個(gè)層位的厚度和材料參數(shù)的選取都依照規(guī)范,按照同一交通量來計(jì)算得出,一共設(shè)定了三種不同的道路模型,最后將所建立的所有的模型進(jìn)行耦合計(jì)算,得出在溫度影響下的疲勞擴(kuò)展規(guī)律,驗(yàn)證了研究手段的可行性,也對(duì)高海拔季凍地區(qū)的高速公路建設(shè)提供了一定程度的指導(dǎo)建議。
[Abstract]:As we all know, the highway construction in China has developed rapidly in recent decades. The total mileage of expressway has reached the second level in the world. The problem we road workers face is whether we have a deep understanding of the diseases and working mechanisms of roads that have already been used. This will have a significant impact on our next highway construction. The main research on the fatigue of asphalt concrete is divided into four categories, including: phenomenological method, fracture mechanics method. The dissipative energy method and the approximate damage mechanics method originated from the metal discipline. In general, the temperature is not fully considered in the study. So this paper focuses on the temperature effect of asphalt concrete fatigue propagation. This paper mainly through the ABAQUS software to simulate the real life of high-grade asphalt concrete road work. The fatigue problem is considered in a whole working environment, as far as possible to close to the actual use of the road, using the actual traffic load simulation. First of all, for the problem of asphalt concrete fatigue, the damage mechanics method is selected to study, according to the principle of nonlinear fatigue model. Finally, the damage parameter D and its accumulation criterion are introduced by improving the constitutive model of ABAQUS by studying and compiling the subroutine of UMAT of ABAQUS. According to the study, the damage accumulates to 0.5 when cracks appear. For the whole road temperature field, a series of atmospheric conditions, such as solar radiation, wind speed, thermal convection and so on, are considered. For the road model, the physical properties of each material, such as heat conduction and heat capacity, are carefully considered, and the corresponding boundary conditions are set, and the temperature field that meets the requirements is successfully simulated. And the temperature field will be replaced in the fatigue model. For the temperature characteristics of materials, two different models are adopted to study the relationship between material modulus and temperature, due to the heterogeneous nature of asphalt concrete materials. So the trend of change in high temperature and low temperature is different, the linear change is adopted at low temperature, and the exponential change is used when the temperature is higher than 20 degrees Celsius, and the subroutine of material and the establishment of road model are worked out. In this paper, the plane strain model is adopted, and the size of the model is large, so the boundary conditions around it are all constrained, in line with the actual stress conditions. The thickness of each layer and the selection of material parameters are in accordance with the specifications. According to the same traffic volume calculation, a total of three different road models are set up. Finally, all the models are coupled to obtain the fatigue growth law under the influence of temperature. The feasibility of the research method is verified, and some guidance suggestions are provided for highway construction in high altitude seasonal frozen area.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U414

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