基于时间硬化模型的路面车辙预估分析

为了对路面结构车辙发展进行定量的预估分析,本文建立了三维路面有限元模型,基于时间硬化的蠕变本构模型对三种典型结构的车辙进行了预估分析。结果表明,基于该模型的预估方法能够有效的模拟车辙发展。

基于时间硬化模型的高模量沥青路面状态评估

提高中面层材料的抗车辙性能是近些年来重载沥青路面的主要手段之一,全面评估其对路面结构的影响对于完善路面结构设计具有重要意义。本文运用基于时间硬化的蠕变模型,研究了中面层采用高模量沥青混凝土的沥青路面累积变形发展规律,以及对各结构层位变形与应力响应的影响。结论认为,中面层采用高模量沥青混凝土可降低路面结构的车辙深度与基层的剪切破坏风险,但需对中上面层材料抗弯曲疲劳性能亦提出了更高的要求。

基于Struik模型的聚乙烯管道蠕变行为分析

结合聚乙烯管道长期负载的变形情况,对其蠕变行为进行研究。基于管道的Struik模型进行回归分析,求得时间硬化蠕变模型参数,建立了有限元模型。对管材在不同压力、不同壁厚下的蠕变情况进行了模拟,并在恒定压力下进行了试验,分析了管道的蠕变规律。结果表明,对于实验中研究的φ110×1.6 MPa型号的聚乙烯管道,蠕变随压力的增大而增大,压力每增大0.2P_(N),蠕变量增大约0.5%;增大聚乙烯管道的管壁厚度,环向蠕变逐渐减小,当管壁厚度由5 mm增大至10 mm时,100 h内的环向蠕变量减少了11%;有限元模拟结果与实验结果基本一致。采用时间硬化蠕变模型可以有效地进行聚乙烯管道蠕变有限元模拟,对聚乙烯管道设计与工程应用具有一定的指导作用。

基于蠕变参数的路面车辙有限元预估模型

建立基于时间硬化蠕变模型的非线性蠕变有限元模型,对3种典型路面结构进行车辙深度计算。结果表明:该种模型的预估方法能够有效地计算路面结构的车辙深度。

湿热环境作用下HT280双马来酰亚胺树脂的蠕变性能与模型

在80℃/85%RH湿热环境下对HT280双马来酰亚胺树脂进行了环境老化处理,分别测试了湿热老化前后树脂的吸湿率、红外光谱、试样断口形貌特征、动态力学热性能和蠕变性能。结果表明,随着湿热老化时间的延长,树脂的吸湿率先快速增加,后趋于平缓。经历湿热老化前后的树脂蠕变曲线均呈速率衰减变化趋势。树脂蠕变性能的变化归因于树脂网链伸长导致的储能模量增加和湿热物理老化的综合作用。通过3种模型对实验数据进行了拟合,发现三参数时间硬化模型的蠕变拟合效果最好;Poynting-Thomson模型次之;Kevin模型拟合精度较差。三参数时间硬化模型能够较好地预测蠕变曲线,对长时间树脂蠕变的研究有一定的帮助。

基于芯样车辙试验的沥青混合料蠕变参数

本研究借助时间硬化蠕变模型对沥青混合料单轴静载蠕变试验结果、车辙试验结果和路面芯样车辙试验结果进行拟合,得到了不同试验条件下的材料蠕变参数并对其进行相关性分析。结果表明,基于芯样车辙试验结果修正得到的蠕变参数可以较好地反映沥青路面实际性能,且与室内单轴静载蠕变试验结果拟合的蠕变参数具有良好地相关性。该蠕变参数用于有限元法沥青路面车辙预估,其结果更为准确。

环氧树脂胶湿热与室温环境下的蠕变行为研究

环氧树脂胶在长期载荷作用下将产生蠕变变形,尤其是在湿热环境中蠕变现象更加明显,不利于工程的推广应用。采用CARE多功能拉伸试验机对湿热以及室温环境下的环氧树脂胶试件,进行了5 MPa、10 MPa、15 MPa、17.5MPa定载荷蠕变实验,对比了湿热与室温状态下胶体蠕变行为。实验结果表明湿热环境对胶体蠕变性能影响显著,且这种影响随着应力的增大被逐步扩大。采用Kelvin模型与三参数时间硬化模型对环氧树脂胶在不同环境下的蠕变行为进行了分析,发现三参数时间硬化模型能够更好地描述湿热与室温环境下此种材料的蠕变行为,为环氧树脂胶的蠕变特性研究提供了一种简单有效的分析方式。

HT280双马来酰亚胺树脂真空热循环下的蠕变行为

对HT280双马来酰亚胺树脂进行真空热循环处理,分别测试了真空热循环前后树脂的质损率、红外光谱、动态力学性能和蠕变性能。结果表明,随着真空热循环次数的增加,树脂的质损率先迅速升高后趋于平缓。红外光谱基本无变化。动态力学热分析(DMA)表明真空热循环初期树脂发生了后固化,循环次数超过101次后出现了明显的物理热老化。随循环次数的增加,蠕变性能的变化可以归因于真空析气、后固化和物理热老化的综合作用。采用时间硬化模型和Kelvin模型对真空热循环处理前后试样的蠕变行为进行了分析,发现时间硬化模型能有效地描述HT280双马来酰亚胺树脂的蠕变行为。

天津滨海软土蠕变参数及路基沉降效应分析

天津滨海新区分布发育较厚的海相沉积成因软土层,软土路基在长期运营过程中,常常出现较大的工后沉降。本文针对滨海软土进行一维压缩蠕变试验,求取其时间硬化蠕变模型参数,进而通过ABAQUS软件实现线性DruckerPrager模型和时间硬化蠕变模型的耦合计算,总结分析了滨海软土路基长期沉降变形过程中的固结-蠕变效应。研究结论表明,排水条件是软土固结-蠕变作用效应的控制性因素,在不设置排水板的条件下蠕变对总沉降量的影响十分显著,是否考虑蠕变作用会给总沉降量计算结果带来近20%左右的误差;软土地基内部排水通道的合理设置和畅通有效是关系软基处理效果的关键点;路基填筑施工过程中,应控制填土速率以避免在饱和软弱地基土内产生较大的超静孔压。

沥青混合料动稳定度控制在山区公路中的应用

为了解决山区高等级公路车辙深度过大的问题,针对不同工况从理论计算的角度提出如何控制沥青混合料动稳定度的方法.采用有限单元法计算新建路面5年的车辙总量,探讨了有关参数对车辙的影响程度,提出了满足车辙要求的材料参数调整方法.研究结果表明:借助车辙稳定阶段的线性变化规律并建立预测公式,可以有效地解决三维车辙模型计算的问题;沥青混合料时间硬化模型参数m对车辙影响较小,控制参数A,n值是控制车辙深度的关键;分析室内车辙试验的实际工况,代入改进后的材料参数,计算得到了使所有工况都满足标准所对应的动稳定度指标要求.采用该种方法计算得到的动稳定度指标对材料抗车辙是偏于安全的.

平面膜结构预张力和变形的蠕变效应分析

针对工程实例中的平面膜结构,基于改进的时间硬化模型,采用ANSYS有限元分析软件及本文推导的相关方程研究了膜结构预张力和变形的蠕变效应,并通过蠕变试验对有限元分析有效性进行验证。结果表明,膜结构预张力及挠度在膜材蠕变过程中的变化符合材料蠕变典型特征,膜结构预张力的有限元模拟值与其理论计算值差别不大。通过试验结果与有限元分析结果的对比,证明了有限元模拟具有一定的可行性和准确性。

不同填料顺序下路基沉降分析

针对杨林船闸原状淤泥质土,进行一维压缩试验,研究一次加荷和多次加荷试验下的固结特性。结合典型路基断面,运用ABAQUS软件建立时间硬化蠕变模型和D-P弹塑性模型,得到不同填料顺序下杨林船闸附近高速公路路基工后沉降。试验表明,多次加荷试验下,主、次固结的分界点时间变大,即多次加荷试验主固结完成时间大于一次加荷试验主固结完成时间。模拟结果显示,未考虑蠕变情况下路基沉降量小于考虑蠕变情况下路基沉降量。把蠕变考虑进来时一次填料计算的沉降量大于多次填料计算的沉降量,同时也验证了多次加荷可有效降低次固结沉降。

玄武岩纤维在重载SBS沥青玛蹄脂碎石混合料路面中的应用

为探讨玄武岩纤维在重载路面中的路用性能及其路面结构的力学响应,对不同掺量玄武岩纤维沥青混合料与路面结构进行研究,通过高温稳定性、低温抗裂性、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的高低温及水稳性能进行评价,并基于ABAQUS有限元程序对路面结构在累计荷载作用下的力学响应进行分析。结果表明:玄武岩纤维沥青混合料高温、低温、水稳性能要明显优于木质素纤维沥青混合料,最佳掺量为0.3%;玄武岩纤维沥青路面上面层变形量最大,且纤维对集中于中面层的车辙变形影响尤为显著。室内试验和有限元模拟结果表明,玄武岩纤维对SBS沥青路面的改善效果显著,且ABAQUS有限元程序在研究玄武岩纤维路面结构力学性能时能够起到良好的作用。