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三维有限元方法分析沥青路面自上而下裂缝的扩展
| 论文题名： | 三维有限元方法分析沥青路面自上而下裂缝的扩展 |
| 关键词： | 沥青路面;裂缝;三维有限元;应力强度因子;疲劳寿命;Paris公式 |
| 摘要： | 沥青路面自上而下裂缝是在沥青路面表面出现的一种损坏形式。在荷载的重复作用下，这种裂缝会由上向下疲劳扩展，严重影响路面的使用功能甚至导致路面结构的破坏。本文采用三维有限元方法分析了荷载作用下自上而下裂缝尖端的应力强度因子，并采用Paris公式分析了自上而下裂缝的疲劳扩展规律与疲劳寿命。 在以往分析含裂缝的沥青路面结构时，由于条件的限制，通常是假设沥青路面结构近似为一平面应变模型，但是这种模型所假设的荷载与实际作用的荷载有较大的区别。本文采用三维有限元模型分析了荷载作用下自上而下裂缝尖端的应力强度因子，并与二维平面应变模型分析的结果进行比较。结果表明：三维有限元模型分析得到的应力强度因子明显小于二维平面应变模型分析得到的应力强度因子(其比值约为30％到100％)，并且这种差别随着裂缝深度的增加而不断增加。因此，采用Paris公式计算得到的自上而下裂缝疲劳扩展寿命差别也很大：二维平面应变模型分析得到的自上而下裂缝疲劳扩展寿命与三维有限元模型得到的结果之比约为34％到94％。由于三维模型所采用的车轮荷载更加符合实际作用的荷载，所以三维模型的结果更加准确。 基于Paris公式，本文采用合适的数值方法分析了疲劳模型参数和路面结构参数对自上而下裂缝的疲劳扩展规律与疲劳寿命的影响，给出了路面材料选取与路面结构设计等方面的有关建议。此外，本文还分析了车辆超载和荷载非均布的影响：随着荷载的增加，再加上车辆超载造成的荷载非均布，沥青路面的疲劳寿命下降很快。因此对车辆超载的控制应该引起人们的重视。 |
| 作者： | 易昕 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 曾梦澜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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