基于随机有限元的水泥路面热力耦合可靠性分析

目的基于随机有限元法,对水泥路面在温度应力与随机车辆荷载耦合作用下的可靠度问题进行研究.方法首先,通过水泥路面热传导方程,获得其在夏、冬两季典型天气条件下的温度场.然后,将温度场导入到路面力学模型中,同时将车辆荷载以随机荷载施加其上,从而实现水泥路面的热力耦合随机有限元分析.在此基础上,利用Monte Carlo法基本原理,通过对随机有限元结果中最大Mises应力的统计回归分析,确定水泥路面应力的概率分布模型与可靠度指标.结果冬、夏两不同季节,温度应力与随机车辆荷载耦合作用下路面最大Mises应力统计特征值差异显著.冬季时,水泥路面内产生的最大Mises应力均服从Log-Logistic分布,而夏季14:00时,其概率分布模型从Log-Logistic阶跃为t Location-Scale.结论通过对比分析冬、夏14:00时在随机车辆荷载作用下的路面最大Mises应力,验证了热力耦合作用是影响水泥路面可靠性的重要因素,为水泥路面的可靠性研究提供一种有效的分析方法.     

水泥混凝土路面下基层的作用

本研究在分析了车辆驶经混凝土路面时传递到基础上的压力分布(基础承载值)包络图,并实验测定了荷载重复作用下各种基础的形变累积规律之后,结合车轮横向分布的频率,估算了设置不同基层后路面支承状态的改善程度,采用有限元法计算局部脱空状态下路面内荷载应力的变化规律;由此建立起不同使用年限条件下,基层、路面支承条件和荷载应力变化之间的关系,用以研究基层在水泥混凝土路面中的作用. 采用上述方法,分析了几种典型基层后得出: (1)设置基层之后,路面与基础之间的脱空状况有明显改善,由此能减少由于脱空而产生的附加应力,有效地延长了路面的使用寿命. (2)应当采用整体性好的材料修筑基层。就我国的情况来讲,建议采用石灰土或者工业废渣. (30理论计算证实,只要修筑一定厚度的稳定性好的基层,就能达到防止唧泥的目的.     

高等级公路水泥混凝土路面断裂破坏原因分析

阐述了高等级公路水泥混凝土路面断裂破坏的类型,从干缩应力、温度应力及荷载应力几个方面分析了水泥混凝土路面产生断裂破坏的原因,最后从材料、施工及设计角度提出了防止及减少混凝土路面断裂破坏的一些措施。     

水泥混凝土路面脱空状态下的荷载应力

探讨了板底脱空的形成机理及一般图式，应用有限元方法，详细分析了不同地基模型（文克勒地基和弹性半空间地基）、不同车辆荷载（单轴、双轴和三轴）作用下无限大板和有限尺寸板在脱空状态下的荷载应力，研究发现，脱空状态下板的荷载应力是未脱空时的1．0～4．6倍不等．通过引入板尺寸修正系数、脱空应力修正系数，给出了考虑脱空影响的路面板荷载应力一般计算式，回归了未脱空无限大板荷载应力，分析了板平面尺寸的影响，提供了脱空应力修正系数诺模图，结果可用于水泥混凝土路面快速评定与断板防治．     

浅谈水泥混凝土路面病害的修复与施工

由于水泥混凝土路面属刚性路面,在使用过程中受车辆荷载、温度荷载等长期作用易出现质量病害。文章针对旧砼路面出现的脱空、断板、角隅断裂、传荷能力差等不同破坏情况,提出了对应的修补措施。     

含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理

为获得含脱空水泥混凝土路面交通荷载下的疲劳损伤机理,开发了疲劳损伤本构关系的ABAQUS用户子程序UMAT,分析了全耦合方法下基准路面结构模型疲劳损伤场的分布与发展规律,并研究了交通荷载与面板弹性模量、面板厚度、脱空尺寸等路面结构参数对水泥混凝土路面结构裂纹形成疲劳寿命的影响.研究结果表明,随荷载作用次数的增加,路面结构的疲劳损伤不断增加,但其增幅逐渐减小,路面结构的荷载应力也逐渐减小.随着交通荷载的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性减小趋势;随着面板厚度的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈线性增加趋势;随着脱空尺寸的增加,路面结构的对数疲劳寿命呈幂函数曲线相关关系.     

水泥混凝土路面脱空的压浆技术及应用

介绍了水泥混凝土路面脱空识别及压浆施工的方法和目前该领域的研究进展,显示了最新的发展领域,探讨了水泥混凝土路面板下地基脱空产生的机理, 评述了路面脱空产生的危害.对路面脱空压浆技术理论、施工环节的关键技术方法进行了综述.     

基于弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空识别方法

通过分析脱空产生和形成的机理以及板底脱空图式来确定脱空识别的研究方向．采用弹性地基板模型分析了落锤式弯沉仪（FWD）荷载作用下水泥混凝土路面的弯沉规律。回归得到了板角脱空范围与地基类型、地基刚度半径、路面板角弯沉比（FWD荷载作用于板角和板中时弯沉之比）之间的近似关系式,建立了通过比较实测弯沉比与理论弯沉比的水泥混凝土路面板底脱空的识别方法．工程实践表明,采用方法判别水泥混凝土路面板角脱空状况是可行的．     

旧混凝土路面加铺沥青层路面结构的有限元分析

水泥混凝土路面加铺改造后路面的破坏主要是由于反射裂缝造成的,如何延缓反射裂缝的发生是旧水泥混凝土路面加铺改造的难点。该文应用Ansys有限元软件分析了沥青加铺层路面结构在车辆荷载作用下的应力状态;通过改变加铺层厚度、加铺层模量及水泥混凝土模量,分析讨论了加铺层应力状态的影响因素,得出相应的结果,为路面加铺工程提供一些建议。     

水泥路面上超薄沥青罩面主被动抗反射裂缝应用研究

针对旧水泥混凝土路面加铺超薄沥青罩面易产生反射裂缝的问题,设计了一种特定的主被动结合的抗反射裂缝路面结构形式.借助FORTRAN软件编写的DLOUD子程序,在ABAQUS建立的道路模型上模拟车辆动载作用.研究了水泥板底局部注浆、水泥板底脱空和加铺结构层厚度组合参数变化对水泥板接缝处应力强度因子的影响.通过模拟车辆荷载、...     

温度计套管形状对振动和受力的影响

 温度计套管有多种形式,在工程应用中,比较常见的是锥形、直形和阶梯形。不同形状温度计套管的振动频率和受力情况各不相同,有各自的适用特点。以往,尽管设计人员渴望了解不同形状温度计套管在振动和受力方面的特性,但由于缺少不同形状温度计套管振动频率和受力情况的分析对比,因此,在工程应用设计中,对温度计套管形状的选择比较随意。近年来,随着对温度计套管振动问题讨论的增多和研究的深入,使得研究形状对振动和受力的影响成为可能。本文根据ASME PTC19.3 TW-2010提供的准则,通过对上述3种形状的温度计套管振动频率和受力强度的分析对比,提出不同形状温度计套管的适用特点,为工程应用中的选型设计提供参考依据。     

考虑孔隙比影响的堆石料湿化试验及湿化模型

对某堆石坝的坝壳料进行了不同密实状态下的单线法三轴湿化试验,分析了湿化变形随围压、应力水平以及初始孔隙比的变化规律。结果表明：在围压和应力水平相同条件下,随着初始孔隙比的减小,堆石料湿化轴向应变和体积应变均明显降低;初始孔隙比对湿化应力剪胀规律影响不大,采用对数形式的湿化剪胀方程可对不同初始孔隙比条件下的湿化应力剪胀关系进行统一描述。对指数形式的湿化轴向应变经验模型进行修正,构建了考虑初始孔隙比及应力状态影响的湿化轴向应变计算模型,并联立湿化剪胀方程推导了湿化体积应变的计算公式,通过对三轴湿化试验结果进行模拟验证了该公式的合理性。     

型钢-混凝土粘结机理的探讨

对型钢混凝土结构(SRC结构)中型钢-混凝土的粘结机理及影响粘结性能的主要因素进行了分析和探讨,并从混凝土保护层开裂与否的角度根据粘结力的扩散原理,提出了一种型钢-混凝土粘结强度的计算方法,可为型钢混凝土结构中型钢-混凝土粘结性能的研究及实际设计中粘结强度的计算提供参考.     

高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长

利用分子动力学方法研究了单晶铜中纳米空洞的成核与早期生长过程.研究结果表明：高应变率拉伸作用下,在缺陷原子或空位密集区首先启动（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211],（111）-[211]4个滑移系的位错.空洞在特定滑移系层错交叠,即（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠以及（111）-[211]和（111）-[211]滑移系的层错交叠形成的空穴串处成核.这些空穴串分别沿[011]和[011]方向,与加载方向垂直.相对于其他的滑移系交叠,这种滑移系交叠形成的空穴串的截面积最大.此后,空洞通过发射位错长大,形状类似长条形;伴随其他类型位错的生长,空洞逐渐演化为柱形-椭球形-类球形.对于含双空洞的单晶铜体系,受已存空洞周围应力分布的影响,多个滑移体系同时启动,空洞在3个滑移系的层错交汇点的空穴处成核,其形状受交汇处位错线运动方向的影响,类似扁三角形,并在位错的滑移和攀移作用下逐渐演化为类球形.我们根据畸变场计算了3个层错面交叠处的空穴体积,发现108个不同交叠构型中,只有4种构型的交叠引起的空穴体积最大,空洞成核容易,其他情况不能使空洞成核.     

索-混凝土组合梁结构自振特性

针对索-混凝土组合梁这一新型结构体系,应用ANSYS有限元软件进行自振特性分析,求出结构的自振频率及相应的振型。而后对索—混凝土组合梁结构的各项参数（包括索截面面积、索初始应变、梁跨度、刚性杆高度）进行了分析,研究其对结构自振特性的影响。研究发现：索—混凝土组合梁结构较柔,刚度偏弱,基频较小;索截面面积对结构自振特性影响不大;索初始应力主要影响结构的前几阶振型;随着梁跨度的增大,结构的频率明显减小,结构变柔,刚度变小;刚性杆的高度主要影响结构的前几阶振型,在实际工程应用中,刚性杆的高度以0.5～0.7 m为宜。     

ETFE双层气枕计算分析及比较

基于U.L.格式的非线性有限单元法,编制了ETFE双层气枕找形分析、受荷分析的计算程序,并选取圆形、正六边形、正三角形、菱形及正方形5种工程中常用的气枕作为计算模型进行对比分析.在找形分析时,将矢高、内压和初始张力作为控制参数进行计算并依次给出了三者之间的相互关系.在受荷分析时,考虑6种给定的荷载工况,计算了ETFE气枕体积、内压的变动以及膜面的主应力.数值计算结果表明,形状与圆形相差较大的双层气枕其力学性能变化明显.在气枕的体积和内压变化不大时,可直接根据气枕上层膜面的主应力判定气枕的工作状态.     

基于细观损伤理论的刚塑性有限元方程

有限元软件一般将变形体当作致密体进行分析,很少考虑金属空穴损伤对成形极限的影响．基于Ｇｕｒｓｏｎ－Ｔｖｅｒｇａａｒｄ空穴型材料塑性势方程,利用正交法则在刚塑性材料的Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ流动规则中引入了空穴损伤对应力－应变率场的影响,给出了空穴增长率计算方法,推证了含空穴材料的刚塑性变分原理与含有空穴体积分数的有限元列式,考虑了空穴体积扩张对成形过程的影响．为研究体积成形时材料损伤、裂纹起裂及扩展奠定了基础．     

大型电励磁直驱风力机动态特性分析

以1.5MW大型电励磁直驱风力发电机为研究对象,建立风力机三维实体模型,运用ANSYS WORKBENCH有限元软件对自由状态的直驱风力机进行动态特性分析,计算其固有频率及振型;进一步考虑风力机在受载情况下主轴承受力变形后产生的应力刚化效应,对风力机进行预应力下的动态特性分析,并计算其固有频率及振型。自由模态及预应力模态分析结果对比,表明主轴承的应力刚化效应会提高风力机的固有频率,高阶频率比低阶的改变更明显。     

桥头搭板受力分析及影响因素研究

以某桥的桥头搭板为工程背景,采用Midas FEA建立非线性实体有限元模型,对桥头搭板的结构受力进行了计算分析,同时分析了板底脱空长度和地基承载能力对桥头搭板受力状况的影响。计算分析表明:随着板底脱空长度的增加和地基反应模量的降低,桥头搭板的挠度、应力、裂缝宽度将逐渐增加;当桥头搭板的板底脱空长度达到一半以上时,桥头搭板的受力状况将发生严重劣化;当地基反应模量低于100 MN/m~3时,桥头搭板将出现裂缝。