瀝青面層溫度裂縫的擴展有限元分析.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterAsphaltSurfaceTemperatureCracksAnalysiswithExtendedFiniteElementMethodByXigangZhenSupervisor：ProfFumingWangArchitectureandCivilEngineeringCollegeofWaterConservancy

2、andEnvironmentEngineeringMay2012摘要摘要一直以來，瀝青鋪裝路面一直是我國高等級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)護等優(yōu)點是其它形式路面鋪裝無法比擬的。然而，隨著我國公路總里程的不斷擴大，由于種種原因導致的路面病害收到了越來越多的關注，而瀝青路面的裂縫問題，更是普遍存在于瀝青路面壽命的各個階段。由于裂縫產生的原因復雜多樣，國內外對裂縫的產生機理、擴展行為，以及影響因素等各個方面

3、都進行了一定的研究，得出了豐碩的成果，對預防和治理瀝青路面裂縫做出了很大的貢獻。隨著有限元方法的應用，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，其強大的計算能力，對裂縫環(huán)境的模擬可以做到更加接近瀝青裂縫的實際環(huán)境，對裂縫的模擬更加精確。近年來，擴展有限元的應甩更是使得裂縫楱擬分析領域更加直觀化，直到現(xiàn)在，擴展有限元法是裂紋擴展領域里最有前途的方法。根據(jù)擴展有限元的概念，裂紋完全獨立于網(wǎng)格，裂紋可以在有限元內部

4、開始開裂，因此有限元網(wǎng)格的形狀和走向在裂紋的擴展過程中完全不用考慮實現(xiàn)了裂紋的全自動擴展模擬。目痢，擴展有限元方法已經(jīng)在很多問題的求解過程中被成功應用一本研究將以擴展有限元法為基礎，從溫度場下的變溫擴展著手，對瀝青路面表面裂紋在溫度場下的擴展情況進行直觀的模擬分析，主要的研究內容及結論如下：(1)基于溫度場理論和線彈性斷裂力學的相關研究，在擴展有限元中建立了溫度場下的裂縫擴展模型；(2)研究了瀝青路面表面裂縫在溫度場作用下的擴展過程。根

5、據(jù)不同溫度變化情況，瀝青路面的應力及應變都會有所不同。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間變化的溫度場。再建立帶有初始裂縫的力學模型，把先前得到的溫度場導入到預定義溫度場中，引入擴展有限元，對瀝青路面表面裂縫的擴展進行分析l(3)根據(jù)對周期性以及突然降溫的非周期性溫度場作用下的模擬過程的直：觀觀察結果，對裂縫的開裂時間、開裂速度及最終開裂長度的直觀觀察，得出了裂縫在溫度場作用下的變化規(guī)律。’本文的研究表明：用理論推