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沥青路面裂缝的疲劳损伤力学数值分析
| 论文题名： | 沥青路面裂缝的疲劳损伤力学数值分析 |
| 关键词： | 沥青路面;车辆荷载;疲劳损伤;力学分析;有限元模拟 |
| 摘要： | 车辆荷载反复作用引起路面的疲劳裂缝是沥青路面主要损坏形式之一。究其本质，实际是路沥青面层材料发生了疲劳损伤和破坏。只有弄清楚车辆荷载作用下沥青面层疲劳裂缝形成及开展过程才能更有效的指导沥青路面的抗疲劳设计。沥青混合料常温下即可表现出一定的粘塑性，也就是说沥青路面在绝大多数工作环境中均会表现出一定粘塑性。国内外学者将沥青混合料视为粘弹性材料来进行疲劳研究，无疑有失偏颇。由于传统的疲劳力学仅能考虑疲劳裂缝的形成阶段，不能用于研究疲劳裂缝从形成到扩展的整个过程。而疲劳损伤力学作为破坏力学新兴的学科分支，恰恰弥补了传统疲劳力学的缺陷。而为了实现运用疲劳损伤力学理论对沥青路面裂缝形成及开展过程的分析，可借助有限元软件来进行数值模拟。鉴于以上几个方面，本文进行了如下工作: 1)本文以修正Burgers粘弹塑性模型为基础，推导了半正弦荷载作用下沥青混合料的粘弹塑性损伤本构方程，得到了累积应变的表达式。 2)分析总结了文献中各种疲劳损伤损伤模型，并以大量文献中疲劳试验数据为基础，提出了能够考虑加载频率、温度和应力比的损伤演化模型。 3)进行了沥青混合料的劈裂疲劳试验，并利用Origin软件对疲劳试验数据进行了疲劳寿命方程和损伤本构方程的参数拟合。 4)以拟合的损伤演化方程和损伤本构方程为基础，利用ansys软件对沥青路面结构整体建模，成功模拟了车轮荷载反复作用下沥青面层裂缝形成及开展过程，分析了各单元的损伤分布和发展规律以及应力应变规律。分析了不同基层厚度和不同基层模量对面层疲劳裂缝的影响。分析了面层与基层接触状态对于面层疲劳裂缝的影响。 |
| 作者： | 苏永涛 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 张俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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