沥青路面温度应力的有限元分析

目的 研究温度变化与道路结构内温度应力的关系对不同季节时的道路各结构层的影响.方法 采用有限单元法对路面结构的二维平面模型进行模拟沥青路面温度场,并将路面温度作为外部荷载与结构进行耦合.对路面结构在日周期温度作用下的温度场和应力场进行系统地分析.结果 总结出不同季节沥青路面的温度以及温度应力的变化规律.冬季时节路表温度应力幅度约为0.45 MPa,夏季时节路表的温度应力变化的幅度高达0.95 MPa.夏季和冬季比较,夏季炎热的时间段对路面更容易产生破坏.结论 冬季温度变化对沥青路面的影响仅限于路表,基层及以下土层处于稳定的受拉状态,夏季炎热季节温度变化对路面的影响较大,较大反复的压应力对路面结构是一个比较严重的破坏过程.     

旋转压实中颗粒运动与压实特性的关联机制

为了从颗粒运动角度揭示级配碎石的压实机理,基于离散元数值模拟方法构建考虑骨料真实形状特征的多面体骨料试样. 通过虚拟旋转压实试验,研究级配碎石试样不同位置骨料在压实过程中的运动特征,从细观角度揭示级配碎石在旋转压实过程中的颗粒运动与压实特性的关联机制. 结果表明,压实试样各部分的颗粒运动响应均呈现相似的规律,中间位置的颗粒运动和压实特性可以评估试样的压实质量. 压实阶段可分成初始压实、过渡压实、锁固和压实4个阶段,颗粒运动的锁固点出现在锁固阶段结束时,锁固点的出现可以作为试样进入压密阶段的标志. 颗粒运动特征相较于试样内部孔隙率的变化,对评价压实质量更具优越性.     

沥青混合料劈裂强度影响因素数值模拟

为数值研究沥青混合料劈裂强度影响因素,基于三维离散元法与粘聚带模型,建立了沥青混合料劈裂试验微观力学模型,模拟不同集料级配在不同温度下沥青混合料劈裂强度,并通过室内试验进行验证。研究结果表明:基于粘聚带模型和三维离散元法所建立的沥青混合料劈裂试验微观力学模型可较地好模拟沥青混合料劈裂强度。集料级配和温度对沥青混合料劈裂强度有显著影响。相同温度下,随着集料公称最大粒径变大,集料级配变粗,沥青混合料劈裂强度而逐渐增大;相同集料公称最大粒径时沥青混合料劈裂强度随温度的升高而逐渐降低。     

宽温度域内沥青路面结构响应规律分析

为研究较宽温度范围内的沥青路面结构实际响应行为,基于RIOHTrack足尺路面试验环道,以落锤式弯沉仪(FWD)作为试验荷载,选择半刚性基层沥青路面和全厚式沥青路面作为研究对象,对两种路面结构2017年全年的服役温度和结构响应进行同步跟踪观测,得到了宽温度域内沥青路面结构响应基本规律,建立了温度与弯沉、温度与应变、温度与应力之间的关系模型,分析了结构内部应变、应力沿深度方向的分布特征. 结果表明:温度对弯沉、应变和应力响应具有显著影响,随着季节变化,宽温度域内的沥青路面结构响应数值会出现以年为周期的循环交替变化,冬季时结构响应数值小、夏季时结构响应数值大;可采用指数函数模型描述温度与结构响应参数的相关关系,决定系数R²可达到0.95以上,相关性好;宽温度域内,温度变化除引起结构内部应变或应力数值的单调增减以外,还会改变应变方向. 在路面结构计算中,宜选择最不利季节时的温度验算沥青混凝土层的受力状态,以保证结构安全性.     

沥青混合料离析与空隙率的相关性分析

以SUP16型沥青混合料为例,对现场施工中不同离析状况的沥青混合料进行了性能分析和试验研究,分析了沥青混合料集料离析和温度离析与空隙率的变化关系,以及空隙率对沥青路面压实度和平整度的影响.结果表明:粗集料集中混合料的空隙率平均值为9.5,吸水率高达2.0,粗集料离析对沥青混合料性能的影响更严重;空隙率的变化受沥青混合料温度的影响很明显.随着温度降低幅度增加.空隙率与设计值的偏离增大.路面的压实质量和平整度变差.     

室内成型试件与路面芯样的抗车辙差异性评价

为了评价室内成型试件与路面芯样抗车辙能力的差异,利用多轮车辙仪(RLWT)获取车辙变形量,从宏观角度研究室内成型试件与路面芯样的抗车辙能力;采用工业CT获取沥青混合料断面扫描图像,从细观角度探讨室内成型试件与路面芯样的粗集料颗粒与面空隙率沿深度方向的分布状况．结果表明:由于压实方式不同,两种试件的空隙率相差甚大,从而导致其抗车辙能力也有明显差异;路面芯样的粗集料颗粒与面空隙率在深度方向分布的均匀性较差;路面芯样的平均面空隙率及上端的面空隙率明显大于室内成型试件,从细观角度证明了宏观研究成果的准确性．     

基于数字图像的沥青混合料离散元几何建模方法

沥青混合料的性能与其细观结构密切相关,离散元方法在解决沥青混合料这种复杂、多相、不连续介质材料的细观问题时,具有很大优势。针对以往沥青混合料离散元建模不能较好模拟集料颗粒形状的问题,结合数字图像处理技术,提出了一种新的沥青混合料离散元几何建模方法,主要有3个步骤：1）使用特征聚类方法,将沥青混合料切片图像中的集料与沥青砂浆分离;2）并利用链码边界跟踪和线段表算法将分离的集料区域填充为离散元中的＂聚粒＂;3）用离散元的圆盘单元填充沥青胶砂区域,实现沥青混合料切片图像的二维离散元几何建模。利用该模型,较好地模拟了沥青混合料在贯入荷载作用下变形的动态过程。     

基于离散元法的空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响

基于图像技术和三维离散元法,建立了具有真实空隙大小和分布以及随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳微观力学模型,通过模拟不同集料粒径、用油量以及温度下的沥青混合料剪切疲劳寿命,研究了空隙分布特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命的影响,并将部分模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:基于三维离散元法可以模拟沥青混合料剪切疲劳寿命,空隙特征对沥青混合料虚拟剪切疲劳寿命有较大影响。在相同模型参数条件下,具有真实空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命小于具有随机空隙大小和分布的沥青混合料剪切疲劳寿命,但与试验结果更为接近。此外,集料粒径和用油量也对沥青混合料剪切疲劳寿命有着显著影响。沥青混合料剪切疲劳寿命随集料粒径的增大而提高;在相同集料级配和试验温度时,在最佳用油量条件下的沥青混合料剪切疲劳寿命最大;在相同的集料级配和用油量时,沥青混合料剪切疲劳寿命随温度的升高而降低。     

基于离散元法的沥青混合料细观特性分析

为了从细观上模拟分析沥青混合料车辙的形成和发展机理,以双层车辙试件为研究对象,采用PFC2D,建立上层为SMA-13,下层为AC-20,包含粗集料、沥青砂浆和空隙的二维离散元模型,研究了试件内部接触力的分布与大小、集料的空间运动轨迹对车辙形成的影响;分析了不同工况下车辙试件内部接触力大小分布和空间运动轨迹,结果表明:SMA-13主要承受压应力作用,拉应力主要分布在AC-20面层,且更容易导致试件发生破坏,加载2h时,AC-20拉应力较1h时增大3~4个数量级;SMA-13级配骨架性好,在荷载作用下主要发生水平运动,AC-20级配骨架性较弱,集料、砂浆易发生垂直运动,导致车辙形成.     

环道路面永久变形预估模型研究

针对环道沥青路面永久变形的预估方法进行研究,将沥青路面永久变形的因素归纳为:路面温度、路面厚度、荷载作用次数、抗剪强度以及路面结构内的剪应力.采用路面位移仪测定环道路面结构在不同荷载作用次数下的永久变形;利用预埋式温度计测定路面结构不同层位的温度;通过单轴贯入试验测定沥青混合料的抗剪强度;同时在模量测定的基础上分析了3种环道路面结构的剪应力.最后利用试验数据及力学分析结果,通过回归方法得到环道沥青路面永久变形预估模型.     

Banach代数中的行列式理论

探讨了 Banach 代数中的行列式理论.给出了具有单位元的迹 Banach 代数具有行列式的充要条件.     

非织造布滤料性能及过滤过程的研究进展

对近年来非织造布滤料的研究进展做了简要综述,介绍了内部结构的研究及表征、过滤性能及其影响因素、过滤过程的计算机模拟,指出进一步发展所需要解决的问题。     

Towards Excellence in Science Chinese Academy of Sciences

<正>May 26,2014,BeijingScience is a human enterprise in the pursuit of knowledge.The scientific revolution that occurred in the 17th Century initiated the advances of modern science.The scientific knowledge system created by human beings,the tremendous productivity brought about by science,and the spirit,methodologies and norms formulated in scientific practice since the 17~(th)Century have long become essential elements of     

SCIENCE CHINA Technological Sciences SUBJECT INDEX TO VOLUME 57(2014)

<正>~~     

单面约束系统的微分变分原理与运动方程

研究单面约束力学系统的微分变分原理和运动方程。方法利用Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理建立Ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理．Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理和Ｇａｕｓｓ原理,结果与结论得到系统的微分变分原理和带乘子的Ｅｕｌｅｒ－Ｌａｇｒａｎｇｅ形式,Ｎｉｅｌｓｅｎ形式和Ａｐｐｅｌｌ形式的运动方程。     

q-树的重构性

q 是一个正整数,所谓 q-树的图是递归定义的:最小的 q-树是完全图 K_q,一个 n+1阶的 q-树是通过在 n 阶 q-树上加上一个新点并连接这点与 n 阶 q-树中任意 q 个互相邻接的点而获得,其中 n≥q.1-树我们通常称为树.在本文中,证明了对任意正整数 q,q-树是可重构的.     

β-环糊精-毛细管区带电泳分离扑尔敏对映体

采用毛细管区带电泳模式,以β-环糊精为手性选择剂分离了药物扑尔敏的光学对映体.考察了在不同背景电解质 pH 值尤其是较低 pH 值下环糊精浓度对对映体表观淌度差的影响,并研究了有机改性剂尿素在分离中的作用.     

层状球形夹杂复合材料的弹性模量

利用层状球形夹杂在无限大基体中的局部化关系及平均应力场理论,给出了一种方法来分析含 n 种层状球形夹杂所构成复合材料的弹性模量.对于文献给出的空心玻璃球和高分子基构成的复合材料,该理论的预测与实验吻合很好.当表层稍失时,该理论退化为传统的 Mori-Tanaka平均应力场理论.     

CVD涂层硬质合金刀具的失效机理

通过系统的实验研究和理论分析,揭示了 CVD(化学气相沉积)涂层硬质合金刀具在磨损和破损状态下的不同的失效机理,并在机理分析的基础上,阐明了涂层硬质合金刀具对于切削条件的特殊适应性.     

特征关系与工艺决策

从并行工程的原理出发,提出了一个基于特征的并行 CAPP 系统.在特征建模的基础上,系统能够推理特征之间的关系,产生零件的特征向量图;利用加工知识库,通过动态规则匹配,系统可以确定特征的加工方法、加工参数及其加工顺序;通过优化确定最佳的工艺计划.