基于粘弹性模型的沥青路面力学性能研究
发布时间：2022-04-23 17:51
公路交通在生活实践中发挥不可替代作用。经济水平大力发展,国家交通事业得到了大力发展。本文以新疆地区某高速公路作为研究背景,对道路结构进行力学特性研究。新疆地区夏季高温少雨,这种情况下路面结构材料的弹性模量会降低,沥青混合料的粘弹性特征增强,在行车重载的作用下极易发生车辙现象。车辙在新疆地区属于高发区,不仅路面产生破坏,对驾驶人员的行车安全有重大隐患,同时也降低了行车舒适感。因此通过路面结构的力学性能研究分析数据得出结论,对新疆地区高速公路建设提供技术参考。本文主要研究内容有以下几点:（1）首先本文从温度场研究着手,在试验标段不同深度处埋置好温度传感器,修建设备储藏室等。后期提取温度数据,选取适当的温度预估模型,建立符合新疆本地的温度场预估模型。本文选取的模型计算后与实地测量数值较吻合,可以作为正常数据使用。（2）在温度场的基础上,赋予道路结构材料不同热物理属性使用有限元软件对结构的温度应力进行分析,实验结果与实际受力情况一致。（3）在高温情况下,面层采用粘弹性模型对车辙进行研究分析。在环境状态一样的情况下面层采用线弹性本构关系对路面车辙研究,针对两种情况下路面车辙研究分析采用粘弹性的本...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混合料的粘弹性能研究
1.2.2 道路结构温度场研究
1.2.3 沥青路面力学研究现状
1.3 本文主要研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线图
第二章 相关理论基础
2.1 有限元基本思想
2.1.1 有限单元法概述
2.1.2 ANSYS软件简介
2.1.3 ANSYS有限元分析在道路工程中的应用
2.2 沥青路面温度场基本概念
2.2.1 热量的基本传递方式
2.2.2 温度场和温度梯度
2.2.3 傅里叶(Fourier)定律
2.2.4 热传导微分方程
2.2.5 温度场的边界条件
2.3 粘弹性理论
2.3.1 粘弹性材料特性
2.3.2 粘弹性材料本构理论
2.4 沥青路面结构温度有限元边界参数
2.4.1 路表热交换系数
2.4.2 太阳总辐射日过程
2.4.3 外界气温日过程
2.4.4 材料参数
2.4.5 力学参数
2.5 本章小结
第三章 温度场实地测量与温度场预估模型的建立
3.1 依托工程概述
3.2 试验仪器简介
3.3 温度传感器埋设
3.3.1 断面位置选择
3.3.2 温度传感器埋置方法
3.4 路面温度人工实地测量
3.4.1 手持式试验仪器简介
3.4.2 现场测量
3.5 数据采集结果分析
3.6 温度预估模型
3.6.1 环境因素对路面温度场的影响
3.6.2 路面温度场的预估模型
3.6.3 路面温度预估模型待定系数求解
3.7 实测值与理论值计算结果与分析
3.8 本章小结
第四章 温度场及温度应力数值模拟分析
4.1 有限元计算参数与模型
4.1.1 基本假设
4.1.2 有限元模型
4.1.3 参数选取
4.2 沥青路面温度场分析
4.2.1 温度场模拟计算过程
4.2.2 温度场模拟计算结果分析
4.2.3 温度场模拟计算结果与实测数值分析
4.3 路面结构温度应力数值计算
4.3.1 数值计算模型
4.3.2 温度应力计算结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于粘弹性模型的面层车辙分析
5.1 沥青路面有限元模型的建立
5.2 Burgers模型在ANSYS中具体实现
5.2.1 Burgers模型参数的回归
5.2.2 Prony级数的转化
5.3 荷载及作用模式的简化
5.3.1 荷载模型简化
5.3.2 荷载作用时间
5.4 标准荷载作用下的路面力学性能分析
5.4.1 应力云图
5.4.2 应力数值模拟结果
5.5 路面车辙的多因素分析
5.5.1 轴载作用次数对沥青路面车辙的影响
5.5.2 超载对路面车辙的影响
5.5.3 温度对路面车辙的影响
5.6 车辆交通量调查分析
5.7 高速公路沥青路面车辙指标模型
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢
附录一 MATLAB计算案例
附表二 Prony级数在ANSYS APDL中的输入
本文编号：3647684
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混合料的粘弹性能研究
1.2.2 道路结构温度场研究
1.2.3 沥青路面力学研究现状
1.3 本文主要研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线图
第二章 相关理论基础
2.1 有限元基本思想
2.1.1 有限单元法概述
2.1.2 ANSYS软件简介
2.1.3 ANSYS有限元分析在道路工程中的应用
2.2 沥青路面温度场基本概念
2.2.1 热量的基本传递方式
2.2.2 温度场和温度梯度
2.2.3 傅里叶(Fourier)定律
2.2.4 热传导微分方程
2.2.5 温度场的边界条件
2.3 粘弹性理论
2.3.1 粘弹性材料特性
2.3.2 粘弹性材料本构理论
2.4 沥青路面结构温度有限元边界参数
2.4.1 路表热交换系数
2.4.2 太阳总辐射日过程
2.4.3 外界气温日过程
2.4.4 材料参数
2.4.5 力学参数
2.5 本章小结
第三章 温度场实地测量与温度场预估模型的建立
3.1 依托工程概述
3.2 试验仪器简介
3.3 温度传感器埋设
3.3.1 断面位置选择
3.3.2 温度传感器埋置方法
3.4 路面温度人工实地测量
3.4.1 手持式试验仪器简介
3.4.2 现场测量
3.5 数据采集结果分析
3.6 温度预估模型
3.6.1 环境因素对路面温度场的影响
3.6.2 路面温度场的预估模型
3.6.3 路面温度预估模型待定系数求解
3.7 实测值与理论值计算结果与分析
3.8 本章小结
第四章 温度场及温度应力数值模拟分析
4.1 有限元计算参数与模型
4.1.1 基本假设
4.1.2 有限元模型
4.1.3 参数选取
4.2 沥青路面温度场分析
4.2.1 温度场模拟计算过程
4.2.2 温度场模拟计算结果分析
4.2.3 温度场模拟计算结果与实测数值分析
4.3 路面结构温度应力数值计算
4.3.1 数值计算模型
4.3.2 温度应力计算结果分析
4.4 本章小结
第五章 基于粘弹性模型的面层车辙分析
5.1 沥青路面有限元模型的建立
5.2 Burgers模型在ANSYS中具体实现
5.2.1 Burgers模型参数的回归
5.2.2 Prony级数的转化
5.3 荷载及作用模式的简化
5.3.1 荷载模型简化
5.3.2 荷载作用时间
5.4 标准荷载作用下的路面力学性能分析
5.4.1 应力云图
5.4.2 应力数值模拟结果
5.5 路面车辙的多因素分析
5.5.1 轴载作用次数对沥青路面车辙的影响
5.5.2 超载对路面车辙的影响
5.5.3 温度对路面车辙的影响
5.6 车辆交通量调查分析
5.7 高速公路沥青路面车辙指标模型
5.8 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢
附录一 MATLAB计算案例
附表二 Prony级数在ANSYS APDL中的输入
本文编号：3647684
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