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低温荷载下沥青路面非线性疲劳损伤数值模拟
  • ISSN号:1000-4939
  • 期刊名称:《应用力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:U416.217[交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室,长沙410114, [2]广东易山重工股份有限公司,中山528400
  • 相关基金:国家自然科学基金(51478052); 长沙理工大学特殊环境道路工程湖南省重点实验室开放基金(kfj150501)
中文摘要:

为了研究沥青路面结构在温度荷载作用下的疲劳损伤特性,运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立了考虑路面材料非线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型。分析了沥青路面结构损伤、水平拉应力基于温度荷载重复作用,随空间与时间的变化规律,以及沥青路面裂纹形成寿命。结果表明:损伤主要分布在沥青面层;随着温变次数的增加,面层表面的损伤度呈线性增加;面层表面损伤度均随着面层模量与温变幅度的增加而增加;面层表面水平拉应力随着温度变化次数的增加,以线性特征逐步减小;面层表面水平拉应力随着面层模量与温变幅度的增加均是先增大后减小,有一个峰值点;沥青路面面层的温度型裂纹疲劳形成寿命与面层模量有关,模量越大,裂纹形成疲劳寿命越短,因此从温度疲劳寿命的角度来说,面层不宜选择模量过大的沥青混合料。

英文摘要:

Fatigue damage characteristics of asphalt pavements under thermal load repetitions are investigated in this paper using a general-purpose finite element software ABAQUS and the associated material subroutine programs. An asphalt pavement numerical model considering the pavement material nonlinear fatigue damage is established to get the spatial distribution and evolution of the asphalt pavement structural damage, in which the horizontal normal stresses and crack formation life of asphalt pavement are determined. Results show that the pavement structural damage mainly occurs in asphalt surface course. The thermal load cycles lead to linear increasing rate of accumulated damage for the asphalt surface course. The damage in the asphalt surface course increases with the temperature variation and surface course modulus. Based on the stress spatial distribution results, the horizontal normal stresses are reduced due to the damage occurring in the asphalt layer. The closer to top surface of the asphalt layer, the higher reduction rate of the horizontal normal stresses becomes. With the increase of the thermal load repetitions, the horizontal normal stresses at the surface of the asphalt layer decrease at a slowing down rate. With the increase of temperature variation and surface course modulus, the horizontal stress first increases and then decreases with a peak value existed. Temperature-induced fatigue cracking development is influenced by modulus of surface course. The increase of modulus leads to the reduction of fatigue life and therefore, the asphalt mix with high modulus is not suitable for surface course for the sake of temperature fatigue life.

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期刊信息
  • 《应用力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陈宜亨
  • 地址:西安市咸宁西路28号西安交通大学
  • 邮编:710049
  • 邮箱:cjam@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668756
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4939
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1112/O3
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)及我国力学类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8573