瀝青面層溫度裂縫的擴(kuò)展有限元分析.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAsphaltSurfaceTemperatureCracksAnalysiswithExtendedFiniteElementMethodByXigangZhenSupervisor：ProfFumingWangArchitectureandCivilEngineeringCollegeofWaterConservancy

2、andEnvironmentEngineeringMay2012摘要摘要一直以來(lái)，瀝青鋪裝路面一直是我國(guó)高等級(jí)公路鋪裝的主要形式，其施工的便利性、行車的舒適性。以及易于維修養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)是其它形式路面鋪裝無(wú)法比擬的。然而，隨著我國(guó)公路總里程的不斷擴(kuò)大，由于種種原因?qū)е碌穆访娌『κ盏搅嗽絹?lái)越多的關(guān)注，而瀝青路面的裂縫問(wèn)題，更是普遍存在于瀝青路面壽命的各個(gè)階段。由于裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，國(guó)內(nèi)外對(duì)裂縫的產(chǎn)生機(jī)理、擴(kuò)展行為，以及影響因素等各個(gè)方面

3、都進(jìn)行了一定的研究，得出了豐碩的成果，對(duì)預(yù)防和治理瀝青路面裂縫做出了很大的貢獻(xiàn)。隨著有限元方法的應(yīng)用，特別是大型有限元軟件的普及，使得瀝青路面裂縫分析得到了前所未有的發(fā)展，其強(qiáng)大的計(jì)算能力，對(duì)裂縫環(huán)境的模擬可以做到更加接近瀝青裂縫的實(shí)際環(huán)境，對(duì)裂縫的模擬更加精確。近年來(lái)，擴(kuò)展有限元的應(yīng)甩更是使得裂縫楱擬分析領(lǐng)域更加直觀化，直到現(xiàn)在，擴(kuò)展有限元法是裂紋擴(kuò)展領(lǐng)域里最有前途的方法。根據(jù)擴(kuò)展有限元的概念，裂紋完全獨(dú)立于網(wǎng)格，裂紋可以在有限元內(nèi)部

4、開始開裂，因此有限元網(wǎng)格的形狀和走向在裂紋的擴(kuò)展過(guò)程中完全不用考慮實(shí)現(xiàn)了裂紋的全自動(dòng)擴(kuò)展模擬。目痢，擴(kuò)展有限元方法已經(jīng)在很多問(wèn)題的求解過(guò)程中被成功應(yīng)用一本研究將以擴(kuò)展有限元法為基礎(chǔ)，從溫度場(chǎng)下的變溫?cái)U(kuò)展著手，對(duì)瀝青路面表面裂紋在溫度場(chǎng)下的擴(kuò)展情況進(jìn)行直觀的模擬分析，主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：(1)基于溫度場(chǎng)理論和線彈性斷裂力學(xué)的相關(guān)研究，在擴(kuò)展有限元中建立了溫度場(chǎng)下的裂縫擴(kuò)展模型；(2)研究了瀝青路面表面裂縫在溫度場(chǎng)作用下的擴(kuò)展過(guò)程。根

5、據(jù)不同溫度變化情況，瀝青路面的應(yīng)力及應(yīng)變都會(huì)有所不同。首先在不同的溫度幅值下建立模型，得出不同溫度幅值下的隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)。再建立帶有初始裂縫的力學(xué)模型，把先前得到的溫度場(chǎng)導(dǎo)入到預(yù)定義溫度場(chǎng)中，引入擴(kuò)展有限元，對(duì)瀝青路面表面裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行分析l(3)根據(jù)對(duì)周期性以及突然降溫的非周期性溫度場(chǎng)作用下的模擬過(guò)程的直：觀觀察結(jié)果，對(duì)裂縫的開裂時(shí)間、開裂速度及最終開裂長(zhǎng)度的直觀觀察，得出了裂縫在溫度場(chǎng)作用下的變化規(guī)律?！疚牡难芯勘砻鳎河美碚撏?/p>