本文關鍵詞：瀝青路面荷載裂縫擴展行為及影響因素數(shù)值仿真分析

  更多相關文章： SCB試驗 正交試驗 應力強度因子 擴展有限元法 擴展路徑

【摘要】：根據(jù)中國公路網(wǎng)公布數(shù)據(jù),截止2014年底,全國共建成通車公路里程446.39萬公里,高速公路已完成里程共11.19萬公里,一級公路8.54萬公里,二級公路34.84萬公里,其中主要路面鋪裝類型為瀝青路面。路面裂縫是常見的道路病害之一,目前對于裂縫模擬分析主要為傳統(tǒng)有限元分析,而擴展有限元法的出現(xiàn)使裂縫擴展仿真分析更加貼近于工程實際。首先,對常見的斷裂模式及裂紋擴展機理進行總結,并對擴展有限元法的構成進行闡述。對SCB試驗進行正交試驗設計,選擇評價指標,確定影響因素和水平,提出正交試驗方案。對瀝青混合料原材料進行檢驗,并設計4種類型瀝青混合料配合比,根據(jù)試驗方案制作SCB試件進行試驗,采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)分析軟件對試驗結果進行正交分析。其次,制作四種類型瀝青混合料小梁試件,進行蠕變實驗得到各類型混合料蠕變曲線。通過OriginPro 9.0軟件對Burgers模型參數(shù)進行擬合,基于Fortran語言平臺編譯用戶材料子程序UMAT,實現(xiàn)瀝青混合料參數(shù)的導入。采用擴展有限元法對不同混合料8mm、18mm和28mm預制裂縫SCB試驗裂縫擴展過程進行仿真,并與實驗結果進行對比分析,評價擴展有限元法的分析效果。最后,通過試驗及規(guī)范獲取路面結構材料參數(shù),并對同一模型有限元主應力計算結果與BISAR軟件計算結果進行對比分析。采用擴展有限元法對正荷載作用下不同裂縫深度、裂縫寬度、結構層厚度、基層模量和軸載對面層底面裂縫擴展影響規(guī)律進行分析。對偏荷載作用下面層底部裂縫II型應力強度因子影響因素以及裂縫擴展路徑規(guī)律進行分析。對偏荷載作用下不同裂縫深度、裂縫寬度、結構層厚度、基層模量表面裂縫擴展影響規(guī)律進行分析。采用擴展有限元法對多裂縫在荷載作用下的擴展路徑進行仿真分析,評定其仿真效果。以期對瀝青路面裂縫養(yǎng)護及防治提供理論參考。
【關鍵詞】：SCB試驗 正交試驗 應力強度因子 擴展有限元法 擴展路徑
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U416.217
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 擴展有限元法研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 SCB試驗應用研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 瀝青路面裂縫有限元分析現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究內容12-13
• 1.4 技術路線13-14
• 2 斷裂力學基礎及擴展有限元理論14-21
• 2.1 斷裂力學基礎14-17
• 2.1.1 斷裂模式14
• 2.1.2 裂紋擴展機理14-15
• 2.1.3 材料的斷裂韌度15-16
• 2.1.4 裂紋的斷裂判據(jù)16-17
• 2.2 擴展有限元法17-20
• 2.2.1 單位分解法17-18
• 2.2.2 位移模式18-19
• 2.2.3 控制方程19
• 2.2.4 積分方案與加強區(qū)域19-20
• 2.3 本章小結20-21
• 3 SCB試驗影響因素分析21-31
• 3.1 SCB試驗簡介21
• 3.2 SCB正交試驗設計21-23
• 3.2.1 評價指標21
• 3.2.2 影響因素和水平21-22
• 3.2.3 交試驗因素水平表22
• 3.2.4 交實驗表選擇與試驗方案22-23
• 3.3 原材料試驗及配合比設計23-24
• 3.3.1 原材料試驗23-24
• 3.3.2 配合比設計24
• 3.4 SCB試驗24-27
• 3.4.1 試件制作24-25
• 3.4.2 試驗過程25-26
• 3.4.3 試驗結果26-27
• 3.5 SCB正交試驗分析27-30
• 3.5.1 SPSS 19.0簡介27
• 3.5.2 數(shù)據(jù)庫建立及分析27-28
• 3.5.3 極差分析28-29
• 3.5.4 方差分析29-30
• 3.6 本章小結30-31
• 4 SCB試驗裂縫擴展有限元仿真分析31-42
• 4.1 瀝青混合料粘彈參數(shù)測定31-34
• 4.1.1 試件制作31
• 4.1.2 彎曲試驗31-32
• 4.1.3 小梁蠕變試驗32
• 4.1.4 本構模型32-34
• 4.2 Burgers模型UMAT編寫34-36
• 4.2.1 UMAT簡介34
• 4.2.2 程序實現(xiàn)34-36
• 4.3 擴展有限元仿真分析36-41
• 4.3.1 應力強度因子36-37
• 4.3.2 斷裂能計算37-38
• 4.3.3 模型建立38-39
• 4.3.4 模型計算39
• 4.3.5 模擬結果分析39-40
• 4.3.6 裂縫擴展路徑仿真分析40-41
• 4.4 本章小結41-42
• 5 瀝青路面裂縫擴展有限元分析42-56
• 5.1 路面材料參數(shù)42
• 5.2 路面模型建立及BISAR驗證42-45
• 5.2.1 BISAR軟件簡介42-43
• 5.2.2 路面結構及荷載43
• 5.2.3 路面模型建立及分析43-45
• 5.2.4 BISAR計算45
• 5.3 正荷載作用下層底裂縫影響因素分析45-50
• 5.3.1 裂縫深度47-48
• 5.3.2 裂縫寬度48
• 5.3.3 結構層厚度48-49
• 5.3.4 基層模量49-50
• 5.3.5 荷載大小對裂縫擴展長度影響50
• 5.4 偏荷載作用下層底裂縫擴展影響因素分析50-52
• 5.4.1 荷載位置51
• 5.4.2 偏荷載對裂縫擴展角度影響51-52
• 5.5 偏荷載作用下表面裂縫擴展影響因素分析52-54
• 5.5.1 裂縫深度52
• 5.5.2 裂縫寬度52-53
• 5.5.3 結構層厚度53
• 5.5.4 基層模量53-54
• 5.6 裂縫擴展路徑仿真分析54-55
• 5.6.1 斜裂縫分析54
• 5.6.2 多裂縫分析54-55
• 5.7 本章小結55-56
• 結論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉英;耿立濤;徐茜;李凱;;瀝青混合料半圓彎曲試驗應力強度因子分析[J];山東建筑大學學報;2015年04期

2 王洪建;劉大安;黎立云;趙子江;石曉閃;;擴展有限元法在巖石斷裂力學中的應用[J];工程地質學報;2015年03期

3 張曉東;丁勇;任旭春;;混凝土裂紋擴展過程模擬的擴展有限元法研究[J];工程力學;2013年07期

4 蘇靜波;范曉晨;邵國建;;幾何非線性擴展有限元法及其斷裂力學應用[J];工程力學;2013年04期

5 郭川;張宏超;彭坤;;采用半圓彎拉試驗對再生混合料抗裂性能的研究[J];中外公路;2013年01期

6 盧正;王長柏;付建軍;詹永祥;;交通荷載作用下公路路基工作區(qū)深度研究[J];巖土力學;2013年02期

7 彭璞;佘滿漢;;基于XFEM的瀝青加鋪層材料的裂縫擴展[J];公路工程;2012年04期

8 申俊敏;李志強;李祖仲;;應力吸收層瀝青混合料的半圓彎拉試驗參數(shù)[J];武漢理工大學學報;2012年06期

9 茹忠亮;朱傳銳;張友良;趙洪波;;斷裂問題的擴展有限元法研究[J];巖土力學;2011年07期

10 張震韜;李芳武;楊擎;苗雨;;用擴展有限元法分析瀝青路面表面裂紋二維擴展[J];土木工程與管理學報;2011年02期

，

本文編號：924991