碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土电热性能研究
发布时间：2021-07-16 18:09
当前我国的道路交通飞速发展,对我国经济建设起到了重要的作用。然而冬季的冰雪严重影响道路畅通和行车安全。高速公路、机场跑道和隧道口等重要路段的融雪化冰显得尤为重要。传统的人工机械除雪和融雪剂除雪是有效的除雪方式,但是也带来了很多问题,比如维修费高,污染环境,钢筋锈蚀等。因此为了保障道路的顺畅,需要寻求新的除雪方法。基于土工格栅与融雪化冰的研究,本文提出了碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土融雪化冰的方法。碳纤维/玻璃纤维格栅可以有效增强沥青路面抗车辙能力；同时碳纤维具有良好的物化稳定性以及良好的导电性能。本文主要从数值模拟和试验两方面对碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土电热性能进行研究。具体研究内容与结论如下：（1）根据传热学理论,建立碳纤维/玻璃纤维格栅增强沥青混凝土融雪化冰的数学模型,确定边界条件,采用ANSYS有限元软件对传热过程进行模拟,了解相变过程和沥青混凝土内部的温度分布。（2）数值模拟结果显示化冰过程冰层温度分为三个阶段。第一阶段为冰层的吸热过程,温度呈线性上升；第二阶段为冰层的相变过程,温度上升缓慢：第三阶段为水的吸热过程。用ANSYS有限元软件模拟不同沥青混凝土导热系数的...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 融雪化冰方法分类
1.3 电热加热法
1.3.1 研究现状
1.3.2 存在的缺陷
1.4 碳纤维/玻璃纤维格栅
1.5 本文的研究内容
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
2 融雪化冰原理
2.1 前言
2.2 热分析基础知识
2.2.1 温度场
2.2.2 热能传递方式
2.2.3 导热微分方程
2.2.4 导热过程单值性条件
2.3 相变原理
2.3.1 相变
2.3.2 相变控制方程
2.3.3 焓法模型
3 数值模拟分析
3.1 前言
3.2 有限元计算前处理
3.2.1 基本假定
3.2.2 材料参数
3.2.3 建立模型
3.2.4 网格划分
3.3 有限元计算与结果分析
3.3.1 化冰模拟时程分析
3.3.2 导热系数与化冰时间关系
3.4 本章小结
4 室内化冰试验
4.1 前言
4.2 试验准备
4.2.1 纤维格栅制作
4.2.2 沥青混凝土试件制作
4.2.3 试验设备
4.2.4 试验设计
4.3 试验过程
4.3.1 化冰试验时程分析
4.3.2 不同环境温度条件下的升温试验
4.3.3 不同发热功率条件下的升温试验
4.3.4 不同厚度条件下的升温试验
4.3.5 不同风速条件下的升温试验
4.4 试验模拟对比
4.4.1 不同环境温度条件下
4.4.2 不同发热功率条件下
4.4.3 不同厚度条件下
4.4.4 不同风速条件下
4.4.5 验证热量流失的猜测
4.5 本章小结
5 室外路面融雪试验
5.1 前言
5.2 试验准备
5.2.1 纤维格栅制作
5.2.2 路面施工
5.2.3 控制装置
5.3 试验过程
5.3.1 发热均匀性试验
5.3.2 融雪试验
5.4 经济性分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]融雪剂对沥青混合料低温性能影响研究[J]. 郭平,马朝鲜,周雄. 筑路机械与施工机械化. 2015(10)
[2]道路地热融雪化冰研究现状[J]. 薛相美. 制冷. 2015(03)
[3]麻昭高速公路内置碳纤维发热线桥面融冰技术应用[J]. 陈鸿毅,梁增洁,陈绍辉,彭余华,严世祥. 公路交通科技(应用技术版). 2015(04)
[4]受损碳/玻璃纤维格栅沥青混凝土融雪试验[J]. 姜宝龙,宋世德. 低温建筑技术. 2013(09)
[5]基于ANSYS Workbench的某新型吹雪车车架模态分析[J]. 宋荣. 机械工程与自动化. 2013(03)
[6]融雪剂使用对沥青性能影响的试验研究[J]. 高峰,张求书,李延龙. 公路交通科技(应用技术版). 2013(02)
[7]编织网增强混凝土受弯性能及电阻稳定性研究[J]. 徐世烺,黄婷婷,宋世德. 中国公路学报. 2012(05)
[8]Numerical simulation and experimental study on electrothermal properties of carbon/glass fiber hybrid textile reinforced concrete[J]. XU ShiLang,YU WenTing&SONG ShiDe 1College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China;2The 3rd Railway Survey and Design Institute,Tianjin 300251,China;3 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(09)
[9]道路融雪除冰技术现状与发展趋势分析[J]. 喻文兵,李双洋,冯文杰,易鑫. 冰川冻土. 2011(04)
[10]国内除雪机械现状及发展趋势[J]. 胡海英. 工程机械与维修. 2011(08)
博士论文
[1]基于融雪化冰的传导沥青路面优化设计及粘弹性响应分析[D]. 王虹.武汉理工大学 2010
[2]融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D]. 侯作富.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]三相复合导电混凝土用于道路及桥面融雪化冰的研究[D]. 刘建国.长安大学 2014
[2]沥青混合料的热传导试验研究[D]. 徐达.长安大学 2012
[3]轻集料导电混凝土路面融雪化冰性能研究[D]. 陈龙.武汉理工大学 2010
[4]隧道进出口路面自动热控融雪除冰技术研究[D]. 罗鹏.长安大学 2010
[5]橡胶颗粒除冰雪沥青路面的研究[D]. 张洪伟.长安大学 2009
[6]碳纤维发热线用于路面融雪化冰的技术研究[D]. 车广杰.大连理工大学 2008
[7]太阳能—土壤蓄热融雪系统路基得热和融雪机理研究[D]. 王庆艳.大连理工大学 2007
[8]土工格栅拉拔特性的试验研究[D]. 徐晓艳.大连理工大学 2007
[9]发热电缆用于路面融雪化冰的技术研究[D]. 武海琴.北京工业大学 2005
[10]相变传热问题的灵敏度分析与优化设计方法[D]. 周业涛.大连理工大学 2002
本文编号：3287504
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 融雪化冰方法分类
1.3 电热加热法
1.3.1 研究现状
1.3.2 存在的缺陷
1.4 碳纤维/玻璃纤维格栅
1.5 本文的研究内容
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 技术路线
2 融雪化冰原理
2.1 前言
2.2 热分析基础知识
2.2.1 温度场
2.2.2 热能传递方式
2.2.3 导热微分方程
2.2.4 导热过程单值性条件
2.3 相变原理
2.3.1 相变
2.3.2 相变控制方程
2.3.3 焓法模型
3 数值模拟分析
3.1 前言
3.2 有限元计算前处理
3.2.1 基本假定
3.2.2 材料参数
3.2.3 建立模型
3.2.4 网格划分
3.3 有限元计算与结果分析
3.3.1 化冰模拟时程分析
3.3.2 导热系数与化冰时间关系
3.4 本章小结
4 室内化冰试验
4.1 前言
4.2 试验准备
4.2.1 纤维格栅制作
4.2.2 沥青混凝土试件制作
4.2.3 试验设备
4.2.4 试验设计
4.3 试验过程
4.3.1 化冰试验时程分析
4.3.2 不同环境温度条件下的升温试验
4.3.3 不同发热功率条件下的升温试验
4.3.4 不同厚度条件下的升温试验
4.3.5 不同风速条件下的升温试验
4.4 试验模拟对比
4.4.1 不同环境温度条件下
4.4.2 不同发热功率条件下
4.4.3 不同厚度条件下
4.4.4 不同风速条件下
4.4.5 验证热量流失的猜测
4.5 本章小结
5 室外路面融雪试验
5.1 前言
5.2 试验准备
5.2.1 纤维格栅制作
5.2.2 路面施工
5.2.3 控制装置
5.3 试验过程
5.3.1 发热均匀性试验
5.3.2 融雪试验
5.4 经济性分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]融雪剂对沥青混合料低温性能影响研究[J]. 郭平,马朝鲜,周雄. 筑路机械与施工机械化. 2015(10)
[2]道路地热融雪化冰研究现状[J]. 薛相美. 制冷. 2015(03)
[3]麻昭高速公路内置碳纤维发热线桥面融冰技术应用[J]. 陈鸿毅,梁增洁,陈绍辉,彭余华,严世祥. 公路交通科技(应用技术版). 2015(04)
[4]受损碳/玻璃纤维格栅沥青混凝土融雪试验[J]. 姜宝龙,宋世德. 低温建筑技术. 2013(09)
[5]基于ANSYS Workbench的某新型吹雪车车架模态分析[J]. 宋荣. 机械工程与自动化. 2013(03)
[6]融雪剂使用对沥青性能影响的试验研究[J]. 高峰,张求书,李延龙. 公路交通科技(应用技术版). 2013(02)
[7]编织网增强混凝土受弯性能及电阻稳定性研究[J]. 徐世烺,黄婷婷,宋世德. 中国公路学报. 2012(05)
[8]Numerical simulation and experimental study on electrothermal properties of carbon/glass fiber hybrid textile reinforced concrete[J]. XU ShiLang,YU WenTing&SONG ShiDe 1College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China;2The 3rd Railway Survey and Design Institute,Tianjin 300251,China;3 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(09)
[9]道路融雪除冰技术现状与发展趋势分析[J]. 喻文兵,李双洋,冯文杰,易鑫. 冰川冻土. 2011(04)
[10]国内除雪机械现状及发展趋势[J]. 胡海英. 工程机械与维修. 2011(08)
博士论文
[1]基于融雪化冰的传导沥青路面优化设计及粘弹性响应分析[D]. 王虹.武汉理工大学 2010
[2]融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D]. 侯作富.武汉理工大学 2003
硕士论文
[1]三相复合导电混凝土用于道路及桥面融雪化冰的研究[D]. 刘建国.长安大学 2014
[2]沥青混合料的热传导试验研究[D]. 徐达.长安大学 2012
[3]轻集料导电混凝土路面融雪化冰性能研究[D]. 陈龙.武汉理工大学 2010
[4]隧道进出口路面自动热控融雪除冰技术研究[D]. 罗鹏.长安大学 2010
[5]橡胶颗粒除冰雪沥青路面的研究[D]. 张洪伟.长安大学 2009
[6]碳纤维发热线用于路面融雪化冰的技术研究[D]. 车广杰.大连理工大学 2008
[7]太阳能—土壤蓄热融雪系统路基得热和融雪机理研究[D]. 王庆艳.大连理工大学 2007
[8]土工格栅拉拔特性的试验研究[D]. 徐晓艳.大连理工大学 2007
[9]发热电缆用于路面融雪化冰的技术研究[D]. 武海琴.北京工业大学 2005
[10]相变传热问题的灵敏度分析与优化设计方法[D]. 周业涛.大连理工大学 2002
本文编号：3287504
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