集料分布对沥青混合料劈裂强度影响数值分析

基于数字图像处理,研究沥青混合料集料分布状态.采用有限元法建立基于沥青混合料二维截面的劈裂试验模型,数值分析集料分布状态对虚拟劈裂试验力学性能的影响,并通过室内劈裂试验进行验证.研究结果表明：基于数字图像处理,通过集料分布状态指标可以评价沥青混合料集料分布状态;集料公称最大粒径增大,沥青混合料集料分布状态变差;集料分布状态与沥青混合料虚拟劈裂试验力学性能变异性存在明显的相关性,集料分布状态越差,通过沥青混合料虚拟劈裂试验计算得到的压头反力均值的变异系数越大.     

集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验影响数值模拟

为研究集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验的影响,基于沥青混合料集料均匀性指标,通过在混合料水平截面不同方向上加载,采用有限元法数值模拟集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中最大应力值(平面主应力和水平拉应力)的影响,并加以试验验证。研究结果表明:集料水平向分布状态对沥青混合料劈裂试验中平均最大应力值影响不大,其间相关性不明显,但与最大应力值变异性间相关性却很显著。     

沥青混合料劈裂回弹模量的研究

利用有限元程序对沥青混合料劈裂试验进行数值模拟,拟合并推导出弹性模量的计算公式.根据劈裂试验测得的回弹变形数据,详细阐述了一个具体沥青混合料试件劈裂回弹模量的计算过程,并分析了3种温度条件下沥青混合料的劈裂回弹模量,最后将3种受力方式下所测得的弹性模量及其对路面结构受力的影响进行了比较分析.研究成果对沥青混合料弹性模量的确定及沥青路面结构设计规范的参数选择具有重要的意义.     

基于数字图像处理技术的沥青混合料微观结构有限元分析

论述一种将沥青混合料微结构和其力学行为仿真联系在一起的方法.该方法利用数字图像处理技术将计算机断层扫描(CT)图像转换为数字格式,并与有限元建模结合,使得根据CT图像建立的有限元模型可以较真实地再现沥青混合料的微结构,进行有限元分析时可以充分考虑沥青混合料颗粒和微空隙分布非均匀特性.计算分析了各向异性和空隙分布对沥青混合料劈裂试验的影响,数值计算结果发现沥青混合料颗粒和空隙分布的非均匀性对拉应力分布影响极大.研究结果表明:采用基于CT图像处理技术的有限元模型进行沥青混合料粘弹特性的研究是可行的.     

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。     

冻融循环条件下沥青混合料的耐久性及其GM(1,N)预测

通过沥青混合料空隙率及冻融前后混合料劈裂抗拉强度变化进行冻融循环条件下沥青混合料的耐久性能研究,并采用灰色系统理论中GM(1,N)模型对冻融循环条件下沥青混合料的耐久性能进行预测。试验结果表明:沥青混合料耐久性因素中的空隙率和劈裂抗拉强度与冻融次数之间有良好的相关性,在冻融循环条件下,空隙率随着冻融次数的增加而明显增加,劈裂抗拉强度随着冻融次数增加显著减小。建立的GM(1,N)灰色预测模型能够较好地预测冻融循环条件下沥青混合料的空隙率和劈裂抗拉强度,且计算结果与试验数据吻合较好,表明在冻融循环条件下沥青混合料耐久性研究中引入灰色系统理论是可行的;通过GM(1,N)多因素预测,可以大量减轻试验工作量以及降低试验成本。     

沥青混合料疲劳破坏预测方法的研究

本文采用损伤力学中的唯象学方法着重研究了疲劳设计温度１５℃下沥青混合料劈裂疲劳和劈裂蠕变试验结果间的相互关系，进一步分析了影响两个方法结果差异的因素，建立了运用劈裂蠕变试验方法进行沥青混合料疲劳破坏预测的经验方法，其结果是令人满意的。     

细观尺度下大孔隙环氧沥青混合料损伤演化分析

通过数字图像技术获取了大孔隙环氧沥青混合料的多相细观结构,建立了包含集料、沥青砂浆、空隙在内的细观结构有限元仿真模型,引入了内聚力模型,通过劈裂试验数值模拟,对内部结构应力响应、裂纹扩展及损伤演化过程进行了分析.研究结果表明:空隙、集料等细观结构的不均匀分布,对混合料的应力响应及其分布均造成一定影响;劈裂试验模拟过程中,损伤变量D值达到1时,试件开始启裂,预设内聚力单元模拟的启裂位置与室内试验观察较为一致,而后裂缝开始扩展,但扩展速率逐渐变小;双线性内聚力模型较好地模拟了混合料损伤规律与裂纹启裂、扩展路径.     

用冻融循环劈裂比评价沥青混合料抗水损害能力

目前用冻融劈裂试验来评价沥青混合料抗水损害能力有一定局限性，在研究了空隙率和饱水率对冻融劈裂试验结果影响的基础上，增加冻融循环次数，以冻融循环劈裂比评价沥青混合料抗水损害能力，可较客观地评价沥青混合料的耐久性。     

沥青混合料劈裂强度的影响因素

选用相同的试验材料,通过室内劈裂试验,研究了常温和低温下级配、油石比、空隙率以及均匀性对沥青混合料劈裂强度的影响规律。研究结果表明:常温下,随着级配变粗,沥青混合料劈裂强度增大;低温下,随着油石比增大,沥青混合料劈裂强度和劲度模量增大,破坏应变减小;随着空隙率的增大,沥青混合料劈裂强度减小;沥青混合料均匀性与劈裂强度间没有直接明显的相关性,但与其变异性间的关系很好。     

沥青混合料小梁疲劳试验数值模拟及其寿命预测

沥青路面的裂纹扩展及疲劳寿命对沥青路面的设计和维护具有重要意义。通过对三点弯曲疲劳试验的沥青混合料小梁在不同位置预切口，对不同类型裂纹的试件进行疲劳试验，并利用耦合的无单元伽辽金/有限元法，对试验过程进行数值模拟，利用广义Paris公式预测试件的疲劳寿命，并同试验结果进行了比较。结果显示．数值模拟和试验结果接近，可以应用于沥青路面的疲劳裂纹扩展模拟和寿命预测。     

A numerical study of passenger side airbag deployment based on arbitrary Lagrangian-eulerian method

The passenger side airbags(PAB)are usually larger than the driver airbags.Therefore,the inflator of PAB is more powerful with high mass rate.In this paper,an Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)method based computational method is developed to simulate the deployment of a PAB.The tank test is used to test the property of the inflator.Through comparison of numerical and experimental results,the ALE method is validated.Based on a failed airbag test,a smaller sub-airbag is placed inside PAB to disperse the gas flow to directions which are less damaging.By applying dynamic relaxation,the initial mesh corresponding to the experimental terms is obtained.The results indicate that the interior pressure and impact force coincide with the test data,and the method in this paper is capable of capturing airbag deploying process of the PAB module accurately.     

沥青混合料单轴重复加卸载破损CT识别

为确定沥青路面材料的损伤与损伤累积规律,利用可同步进行CT（Computerized Tomograph2扫描的三轴仪,进行了沥青混合料单轴重复加、卸载实验,利用CT数和CT图像分析了加、卸载过程中,沥青混合料内部结构和密度的变化,计算了不同加、卸载阶段的损伤变量．结果表明：加载初期损伤变量略有减小,属于压密阶段;随加、卸载的进行,损伤逐渐加大;推导了损伤演化方程和强度衰减规律,计算结果与实测资料吻合．     

基于改进内聚力模型的沥青超薄罩面层间失效行为分析

为了准确预测沥青超薄罩面层间失效行为,在考虑层间黏结应力与摩擦效果耦合作用的基础上,引入改进内聚力模型表征界面接触特性,基于沥青超薄罩面直剪试验进行数值模拟,描述沥青超薄罩面层间失效行为演化特征,通过直剪试验验证改进内聚力模型的可靠性.研究结果表明：层间黏结应力和层间摩擦系数由摩尔-库伦理论拟合直剪试验结果得到;沥青超薄罩面界面的切应力与剪切位移的关系分为切应力应变弹性强化、切应力应变软化及残余应力应变阶段;选择临界断裂能作为评价沥青超薄罩面层间失效行为的指标,该指标的数值随正向应力的增大而增加;数值模拟结果与试验结果一致度较高,验证了使用改进内聚力模型进行沥青超薄罩面层间剪切破坏行为研究的可行性.     

应力吸收层贯入试验数值分析与试验方法评价

为了评价应力吸收层沥青混合料的抗剪性能,对应力吸收层沥青混合料进行了不同温度下抗压回弹模量试验和贯入试验的数值分析,分析了试件规格、压头大小、矿料级配等对试验结果的影响.根据数值分析和室内试验结果,验证了应力吸收层沥青混合料贯入试验的可行性,得到适宜的试验条件.分析表明:采用直径和高度均为100 mm的圆柱形静压试件和直径19 mm的压头进行贯入试验时,试验数据稳定,可有效区分应力吸收层矿料级配的优劣.研究成果为应力吸收层沥青混合料的质量评价提供了理论和试验依据.     

无网格方法在爆轰数值模拟中的应用

以SPH算法为代表的无网格方法在爆轰波的数值模拟中具有明显的优势,采用SPH算法模拟高能炸药水下爆炸爆轰过程,得到了压力、速度等时历曲线.将数值模拟结果与理论和实验方法得到的结果进行了对比分析,表明SPH算法非常适宜处理高能炸药水下爆炸的极短瞬时具有大变形和高度非均匀的动力学极端情形,且求解结果已达到了较高的精度。     

Micromechanical analysis of damage evolution in splitting test of asphalt mixtures

A methodology was presented relating the microstructure of asphalt mixtures to their damage behavior. Digital image techniques were used to capture the asphalt mixture microstructure, and the finite element method was used to simulate the damage evolution of asphalt mixture through splitting test. Aggregates were modeled to be linearly elastic, and the mastics were modeled to be plastically damaged. The splitting test simulation results show that the material heterogeneity, the properties of aggregates and air voids have significant effects on the damage evolution approach. The damage behavior of asphalt mixture considering material heterogeneity is quite different from that of the conventional hypothesis of homogeneous material. The results indicate that the proposed method can be extended to the numerical analysis for the other micromechanical behaviors of asphalt concrete.     

基于直剪试验的堆积碎石类材料细观参数标定方法及模拟验证

颗粒材料三维离散元数值模拟的可靠性取决于细观参数的合理标定,目前对细观模拟参数的标定方法还缺少系统性的研究。本文通过室内直剪试验和数模试验对比分析,揭示碎石颗粒材料宏观力学参数与颗粒间细观参数的相关性,提出碎石颗粒材料数值模拟细观参数的标定方法,并验证标定方法的合理性。研究结果表明：在线性模型中,碎石颗粒试样的宏观弹性常数与碎石的粒间法向接触刚度呈正相关,而对粒间切向接触刚度的变化不敏感,基于此提出的粒间接触刚度（法向、切向）标定方法;直剪数值试验的剪应力-剪位移曲线计算结果与室内试验值吻合度较高,结果验证了标定方法的可靠性及合理性;在直接剪切过程中,碎石颗粒内部力链网络随着剪位移的增加逐渐由垂直方向向剪切盒对角线方向偏转,随着颗粒的整体速度场变化而出现剪缩和剪胀现象;采用本文提出的细观参数标定方法对室内滑坡运动试验开展数值模拟,数值模拟滑坡碎石堆积形态与室内试验基本一致,验证了该方法在堆积碎石滑坡模拟分析中的适用性。     

洪水演算中的运动波法

运动波的数值解法具有扩散波的精度,但必需拟定合适的计算格式。本文通过分析论证,揭示了运动波数值解法的关键技术——人工衰减措施。通过对运动皮解的精度、稳定和收敛的理论分析,导出了拟定人工衰减的三个准则,并得出了运动波法的适用范围,比理论上运动波的定义范围更广泛的结论,有利于运动波的应用。本文所得到的理论结果,都为实际数值例子所征实。文中还推荐了具体使用运动波法进行洪水演算的作法。     

基于数值试验的嵌岩桩横向承载力研究

采用有限元法对横向受荷嵌岩桩的现场试验加荷过程进行数值试验,获得和现场试验的加载范围内结果一致的荷载－位移曲线,验证了数值模型的合理性。并采用数值模型开展数值试验加载直至破坏,从而获得完整的荷载－位移曲线。基于已有的地基反力模量Ki 的解答方法,对现场试验数据进行回归分析,得出了荷载-位移曲线初始斜率Kh求解的经验公式,给出横向受荷嵌岩桩荷载-位移曲线的双曲线函数理论计算方法。通过与现场试验曲线的对比,验证了所提出方法的准确性。采用常用的四种横向受荷嵌岩桩承载力计算方法,对经过数值试验扩展的水平荷载-桩顶位移曲线开展分析,对不同方法的适用性进行了比较,建议采用双曲线函数法对横向受荷嵌岩桩的承载力进行计算。