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基于车辙试验的有限元车辙预估及影响因素分析

作　者: 王甲勇
导　师: 张争奇
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 车辙预估有限元蠕变模量松弛模量 Prony级数剪应力包络图
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 240次
引　用: 3次
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内容摘要

车辙是沥青路面常见的病害,严重影响路面的使用性能。预测沥青混合料车辙不仅是沥青混合料设计的重要依据,并还可作为路面养护和维修的参考依据。采用高温蠕变试验研究沥青混合料的高温流变特性,结合有限元法中相关模型,提出由修正Prony级数拟合松弛模量确定的材料参数的方法。采用二维平面模型,数组法模拟动态荷载,开发了有限元车辙试验模拟程序,进行车辙预估和拟合分析,在此基础上提出了多层粘弹性层状体系车辙预估法和剪应力包络图路面材料核结构厚度设计法。汇总全文,采用有限元法模拟车辙形成过程并计算车辙深度,研究室内车辙变形和发展规律以及沥青混合料车辙与其材料力学指标的关系,得到了沥青混合料永久变形预估的本构关系和车辙深度预估值,通过影响车辙因素的敏感性分析,提出了车辙预估方法和有限元预测应力的材料设计法。研究车辙预估模型,能预测路面实际车辙,对沥青路面的材料设计、结构组合设计、高低温性能分析等起到积极的指导作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题的提出及研究的意义  9-10
  1.2 沥青路面车辙预估方法研究发展  10-14
  1.3 国内外有限元法存在的问题  14-15
  1.4 本文研究内容以及技术路线  15-17
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 技术路线  16-17
第二章沥青混合料本构关系及有限元中的实现  17-32
  2.1 粘弹性本构关系概述  17-18
  2.2 松弛系函数与蠕变系函数及其关系  18-19
  2.3 HMA粘弹性模型  19-23
  2.4 有限元中粘弹本构关系  23-28
    2.4.1 蠕变分析模块  23-24
    2.4.2 粘弹性模块  24-28
  2.5 有限元中沥青混合料时的本构关系的实现  28-30
  2.6 小结  30-32
第三章 HMA粘弹性试验研究与材料参数分析  32-49
  3.1 选用的材料与级配  32-33
    3.1.1 沥青  32-33
    3.1.2 粗、细集料和矿粉  33
    3.1.3 采用的级配  33
  3.2 HMA粘弹特性研究试验概况  33-34
  3.3 蠕变试验及数据处理方法  34-37
    3.3.1 蠕变试验  34-37
  3.4 有限元法中材料模型的选择  37-47
    3.4.1 Bailey-Norton蠕变模型  37-39
    3.4.2 采用广义Prony或Maxwell级数  39-44
    3.4.3 采用Burgers模型  44-47
  3.5 小结  47-49
第四章有限元车辙预估  49-64
  4.1 车辙试验的模拟  49-56
    4.1.1 几何模型与边界条件  50
    4.1.2 荷载及作用模式的简化  50-52
    4.1.3 动荷载的简化  52-53
    4.1.4 材料参数  53-55
    4.1.5 车辙试验模拟  55-56
  4.3 有限元模拟有效性验证  56-63
    4.3.1 蠕变试验模拟的有效性  56-57
    4.3.2 车辙模拟有效性验证与车辙预估  57-63
  4.5 小结  63-64
第五章参数敏感性分析及基于有限元的材料设计法  64-75
  5.1 参数敏感性分析  64-71
    5.1.1 弹性模量对车辙的影响  66-67
    5.1.2 荷载对车辙影响  67-68
    5.1.3 厚度对车辙的影响  68-69
    5.1.4 车轮碾压速度对车辙的影响  69-70
    5.1.5 温度对车辙的影响  70-71
  5.2 多层粘弹性体系的车辙预估方法  71-72
  5.3 剪应力包络图设计法  72-73
  5.4 小结  73-75
第六章主要结论、创新点、进一步讨论和研究建议  75-78
  6.1 主要结论  75-76
  6.2 创新点  76
  6.3 研究建议  76-78
参考文献  78-80
致谢  80

基于车辙试验的有限元车辙预估及影响因素分析

内容摘要

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