基于功能梯度多层弹性体系解析方法研究

发布时间：2020-03-27 12:19

【摘要】：自上世纪改革开放以来,我国公路建设蓬勃发展,取得了举世瞩目的成就,公路总里程居全世界第一。然而各级公路不仅经受行车荷载作用,同时也遭受环境作用,特别是气候温度的循环及氧化老化作用,引起沥青弹性模量的梯度变化。而模量的梯度变化必将引起路面受力状态分析的复杂化。目前沥青路面材料功能梯度变化的力学响应的求解主要利用有限元等数值方法,论文针对功能梯度路面的解析求解的需要,从向量函数系出发,推导功能梯度多层弹性体系的常微分方程,并利用传递矩阵法和刚度矩阵法求出其解析解,且在此基础上提出了对偶向量对偶边界的新的求解方法,主要内容如下:(1)针对圆形均布荷载下功能梯度多层路面结构体系,利用柱坐标系下向量函数系,推导了功能梯度路面结构力学控制方程的常微分方程表达式。(2)利用传递矩阵和刚度矩阵方法求解了上述常微分方程。(3)结合刚度矩阵方法的优点和上下边界对偶呈现的事实,提出了对偶向量对偶边界的功能梯度路面结构力学响应的解析解。(4)利用数值算例,对比分析了三种方法的正确性,同时也进一步证实了功能梯度路面结构力学响应分析结果的先进性。研究结果表明荷载作用下功能梯度材料的力学响应更加符合路面实际情况。基于功能梯度材料多层弹性体系下的解析解能够完善现有道路结构设计计算理论,对于实际工程道路结构性能分析具有着重要的意义。
【图文】：

伊利诺斯I-155典型路面断面结构示意图

路面温度随深度的变化情况
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.2

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 李伟杰;王保林;张幸红;;功能梯度材料的黏弹性断裂问题[J];力学学报;2008年03期

2 岳中琦;多层与梯度非均匀材料弹性力学问题解析解的简明数学理论[J];岩石力学与工程学报;2004年17期

3 陈东,杨光义,王国元,林化春,林晨;功能梯度材料的进展[J];青岛建筑工程学院学报;2001年04期

4 姚祖康;;水泥混凝土路面荷载应力的有限元分析[J];同济大学学报;1979年06期

5 许志鸿;;双层弹性体系在圆形均布水平荷载作用下的应力与位移[J];同济大学学报;1978年04期

相关博士学位论文 前1条

1 王志海;具有确定/随机属性的功能梯度材料断裂力学解析模型研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

相关硕士学位论文 前3条

1 李鹏;全厚式车辙试验影响因素分析及对半刚性基层沥青路面的车辙预估[D];西安建筑科技大学;2014年

2 张其践;沥青混凝土路面温度与老化梯度特性研究[D];浙江大学;2011年

3 刘红坡;层间接触对半刚性沥青路面力学响应的影响[D];西南交通大学;2006年

，

本文编号：2602945