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?qū)е碌穆访娌『κ盏搅嗽絹碓蕉嗟年P(guān)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(chǎn)生的原因復(fù)雜多樣，國內(nèi)外對裂縫的產(chǎn)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(yù)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(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(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，擴展有限元法是裂紋擴展領(lǐng)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(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(yīng)用一本研究將以擴展有限元法為基礎(chǔ)，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(nèi)容及結(jié)論如下：(1)基于溫度場理論和線彈性斷裂力學(xué)的相關(guān)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(yīng)力及應(yīng)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(xué)模型，把先前得到的溫度場導(dǎo)入到預(yù)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(jié)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?！疚牡难芯勘砻鳎河美碚撏?/p>