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《半刚性基层沥青路面的断裂力学计算方法及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、半刚性基层沥青路面的断裂力学计算方法及其应用彭妙娟[西安理工大学建筑工程系,710048张登良夏永旭[西安公路交通大学]摘要:在假定半刚性基层中有一贯通整个厚度的裂缝以及其反射到面层两种情况下,用有限元法对西三线模型在温度和荷载共同作用下的应力和裂缝尖端的应力强度因子进行了计算,估算了疲劳寿命,讨论了西三线半刚性基层沥青路面的开裂机理。计算结果表明,对于西三线而言,荷载应力是影响路面的主要因素,而温度应力也是不可忽视的;基层裂缝的存在对沥青路面的开裂起着重要作用;非对称荷载对裂缝的扩展影响更大。关键词:有限元法,反射裂缝,应力强度因子中图分类号:U4161217Com
2、putationalMethodandItsApplicationofFractureMechanicsfortheAsphaltPavementonSemi-RigidTypeBaseCoursePengMiaojuan①ZhangDengliangXiaYongxu[①DepartmentofBuildingEngineering,Xi’anUniversityofTechnology,710048Abstract:Assumingacrackisinasemi2rigidbasecourseorthecrackreflecttotheasphaltpavemen
3、t,forXi’an2Sanyuanhighwaymodelwecomputethestressandthestreeintensityfactoratthetipofthecrackundertheloadsandthechangedtemperaturewiththefiniteelementmethod,andcomputethefatiguelifetimeofthehighway.Andthenthefracturemechanismfortheasphaltpavementonthesemi2rigidbasecourseisdiscussed.Fromt
4、hecomputationalresults,weknowforthefractureoftheasphaltpavementofXi’an2Sanyuanhighwaymodelloadstressismajorandtemperaturestressisimportant,andthecracksinthesemi2rigidbasecourseplayanimportantrolefortheproductionofareflectcrackofa收稿日期:1997204212彭妙娟,女,1965年6月出生,硕士,讲师第2期彭妙娟等:半刚性基层沥青路面的断裂力学
5、计算方法及其应用31sphaltpavement,andnonsymmetricloadhasmoreimportantinfluencesonthedevelop2mentofacrackthansymmetricloaddoes.Keywords:Finiteelementmethod,Reflectioncrack,Stressintensityfactor笔者在假定半刚性基层上中有一贯通整个厚度的裂缝的情况下,运用三维有限元法对西三线含裂缝模型进行了计算,分析了荷载和温度共同作用下三维半刚性基层路面的破坏情况,并估算了疲劳寿命,比较真实地反映了路面的实际状态。
6、三维裂缝尖端的应力场和位移场1裂缝尖端的局部坐标系如图1所示,其应力场和位移场的表达式如下51+ΛΗ-cos3ΗKI+Η+sin3ΗK¦r(5-8Λ)cos(9-8Λ)sinu=2Π2E22221+ΛΗ-sin3ΗKI+Ηcos3ΗK¦r(1)(7-8Λ)sin(8Λ-3)cos2-v=2Π2E2224(1+Λ)ￋsinΗrKw=2ΠΗEKI2Η3K¦ΗΗ3Ρxx=cos1-sinsinΗ-sin2+coscosΗ2Η222Η222ΠrKI2ΠrK¦Η3Η3Ρyy=cos1-sinsinΗ+sincoscosΗ2222222Πr2ΠrΗΗKIK¦Ρzz=2Λ2Λcos
7、-sin222Πr2Πr(2)KIΗΗ3K¦ΗΗ3Ρxy=cossinsinΗ+cos1-sinsinΗ2222222Πr2ΠrKￋΗΡxz=-sin22ΠrΗKￋΡyz=cos22Πr式中:E为材料杨氏模量;Λ为材料泊松比;KI、K¦、Kￋ分别为I、¦、ￋ型裂缝的应力强度因子。应力强度因子的计算2用有限元法求解三维断裂力学问题时,由式(2)可知,应力理论解在裂缝尖端(r→0)为无界,也就是说裂缝尖端的应力应变具有奇异性。而普通单元不能反映这种奇异性,因此在裂缝尖端需设置奇异单元。就目前来看,三维问题的裂缝尖端的奇异单元普遍采用二十结点的六面体奇异元
