粘弹性沥青路面车辆动力响应仿真分析研究
粘弹性阻尼结构的试验与研究
粘弹性阻尼结构的试验与研究粘弹性阻尼结构是一种结构控制技术，在吊塔、桥梁、建筑物等领域得到广泛应用。
粘弹性阻尼结构能够通过增加粘弹性材料的阻尼特性来改变结构的动力响应，提高结构的抗震能力。
本文将系统介绍粘弹性阻尼结构的试验与研究。
粘弹性材料是一种同时具有固体和液体特性的材料，具有较高的粘滞性和弹性。
粘弹性材料在结构振动中能够将振动能量转化为热能耗散，从而减小结构的振动幅值，降低结构的振动响应。
首先，研究粘弹性材料特性的试验包括黏弹性材料的动态力学特性试验和材料本身的粘弹性特性试验。
动态力学特性试验是通过施加不同频率和振幅的力来探测材料的应变-应力关系。
这些试验可以帮助研究者了解材料的动力学响应特性，从而确定性能参数。
粘弹性特性试验则是通过施加不同应变速率和应变幅值的荷载来研究材料的粘弹性性能。
这些试验可以测量材料的粘弹性模量、损耗因子等重要参数。
其次，结构控制试验是为了研究粘弹性阻尼结构在实际结构中的应用效果。
结构控制试验通常通过加装粘弹性材料阻尼器来改变结构的动力响应。
试验者首先会对结构进行灵敏度分析，确定结构的最佳阻尼器位置和类型。
然后，在实验室或实际工程中，将粘弹性阻尼器装配到结构中，并根据设计要求进行试验。
试验过程中会记录结构的位移、加速度、振动幅值等响应参数，并与未加装阻尼器的结构进行对比。
通过试验数据的分析，可以评估粘弹性阻尼器的控制效果，并确定最佳的设计参数。
粘弹性阻尼结构研究领域的一项重要内容是模型验证。
模型试验是一种常见的方法，通过缩小结构的尺寸，将大型结构的动力响应特性放大到小尺寸实验模型上进行试验。
模型试验可以在实验室中对结构的控制效果进行研究和验证，从而为实际工程的应用提供参考。
在模型试验中，试验数据的准确性非常重要，因此试验仪器的校准和试验方法的设计都需要仔细考虑。
此外，最近几十年来，随着计算机技术和数值模拟能力的发展，数值模拟成为粘弹性阻尼结构研究的另一个重要手段。
数值模拟可以通过建立结构的数学模型，并采用合适的数值方法来模拟结构的动力响应。
沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法
Vol.21 No.5公 路 交 通 科 技2004年5月JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESE ARCH AND DE VELOPMENT文章编号:1002-0268(2004)05-0012-03沥青路面车辙预测的粘弹性分析方法封基良1,许爱华2,席晓波3(1.东南大学交通学院,江苏 南京 210096;2.武汉绕城公路指挥部,湖北 武汉 430415;3.武汉市市政工程设计研究院,湖北 武汉 430015)摘要:作为沥青路面的主要损坏形式,车辙会造成大量的经济损失,影响到路面行车的安全性、舒适性,而且还会引起路面其它形式损坏的产生和加剧。
本文应用粘弹性理论,建立沥青混合料有限元模型,并利用大型商业化有限元软件ABAQUS分析路面车辙,经验证,此方法是一种合理预测沥青路面车辙的有效方法。
关键词:粘弹性;有限元;车辙中图分类号:U416.217 文献标识码:AVisco-elastic Method for Prediction of Asphalt Pa vement Ruttin gFE NG Ji-liang1,X U Ai-huan2,XI Xiao-bo3(1.School of Transportation,Southeast University,Jiangs hu Nanjin g 210096,China;2.Wuhan Bypass Road Construction Command Office,Hubei Wuhan 430415,China;3.Wuhan Municipal Engineering Des ign&Research Institute,Hubei Wuhan 430015,China)Abstract:Rut,a major failure of asphalt pavement,may cost very much to repair with negative impact on safety and comfort.It also induces and accelerates other distress of pavement.Visco-elastic theory has been applied to establish an asphalt mixture finite element model in this article,then ABAQUS,a commercial finite element soft ware,was selected to analyze pavement rut.Key words:Rut;Visco-elastic;Finite element 车辙是重复行车荷载作用下路面不可恢复应变的累积变形及行车荷载作用下的压密变形。
沥青路面结构响应的试验分析
ｃ ｃ ｌｔ ｎ ｉ ｈ ｔ ｈ ｓ ｌｔ ｎ ｒｍ ｔ ｅ ａ ｋ — ｌ ａ ｕａｉ ｓ ａ ｔｅ ｏｕ ｉ ｆｏ ｈ ｂ ｃ ｏ ｔ ｏ
ｉｃｕ ｅ ｅｅｍｉａｉｎ ｏ ｈ ａ ｅ ｎ ａ ｅｓｍｏ ｕ ｉ ｎ ｌｄ ｓｄ ｔｒ ｎ ｔ ｆｔｅ ｐ ｖ ｍｅ ｔｌｙ ｒ ｄ ｌ ｏ
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车辆动载、水、温度耦合作用的沥青路面响应分析
03
水作用下的沥青路面响应分析
水对沥青路面的影响
1 2
水损害
水通过沥青路面的孔隙和裂缝进入路面结构， 可能导致内部沥青混合料的剥落和路面的损坏 。
降低路面性能
水进入沥青路面会导致路面的抗滑性能、平整 度和承载能力下降。
3
加速路面老化
不足
尽管单一因素的研究成果丰富，但缺乏对多因素耦合作用的系统分析和实验 研究。因此，开展车辆动载、水、温度耦合作用的沥青路面响应分析是必要 的。
研究内容与方法
研究内容
本研究旨在分析车辆动载、水、温度耦合作用下的沥青路面响应，包括路面形变 、应力分布、裂缝扩展等路面性能指标的变化规律。
方法
采用理论分析和实验研究相结合的方法，首先建立车辆动载、水、温度耦合作用 的沥青路面模型，然后通过实验验证模型的正确性，最后利用模型分析耦合作用 对沥青路面性能的影响规律。
展望未来，可以进一步深入研究车辆动载、水、温度等 因素的相互作用机制和沥青路面的长期性能演化规律， 为实现沥青路面的智能化设计和维护提供支持。
THANKS
感谢观看
沥青路面低温开裂的防治措施
为了防止沥青路面产生低温开裂，可以采取提高沥青材料的韧性、优化混合 料的级配和空隙率、设置防裂层等措施。
05
《车辆动载、水、温度耦合作用的沥青路
面响应分析》的研究成果与结论
研究成果概述
01
建立了车辆动载、水、温度耦合作用的沥青路面响应模型，该模型考虑了车辆 动载、水、温度等多因素耦合作用，为研究沥青路面的响应提供了有力工具。
水分的侵入会加速沥青路面的疲劳损伤和形变 累积，而温度的变化则会影响路面的应力和应 变状态。
黏弹性沥青路面在行驶车辆下应变力研究
Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ ；
传 统 的沥青 路 面 设 计 中 ， 把 移 动 车 辆 载荷 看 成 双 圆垂 直 均 布 荷 载 ， 把路面看 成多层弹性体 ， 以 双 轮 组单 轴 载 １ ０ ０ ｋ Ｎ（ Ｂ ｚ ｚ —ｌ ｏ ｏ） 为 标 准 轴 载 Ｉ ２ Ｊ 。 该 设计 方 法 在 一 定 程 度 上 反 映 了路 面 的 应 力 应 变
１ ． １ 模 型 尺寸
变化规律 ； 但是将荷 载假定 为静载荷 ， 在车辆行 驶
速度较 低 的情 况 下是 合 理 可行 的 。然 而 ， 随 着 高 速 公 路 和汽 车工业 的发 展 ， 高速 公 路 上 行 驶 车 辆 的 时
速均在 ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ以上 ， 这 时仍用静载代替动载必将
算经验 ， 取路面结构为 １ ／ ２对称模型 ， 几何结构尺寸
为２ ０ ｍ（ 纵 向 ）× ５ ｍ（ 横 向）×５ ｍ（ 垂向） 。
１ ． ２ 边界 条 件
模型 的边界 条 件设 为 ： 模 型 的底部 （ ｚ＝ 一５
立半 刚性 基 层粘 弹性 路 面 的三 维 有 限元 模 型 ， 分 析 了移 动荷 载 作用 下路 面 三 向应 变 动 力 响应 规 律 ， 最
虽然 在 假 设 中认 为路 面 各 层 平 面 方 向为 无 限 大， 深 度方 向为无 限大 ， 但 在 实 际 有 限 元 计算 时 ， 无 法将 模 型尺 寸取 为 无 限大 。选 择 合 适 的模 型 尺 寸 ， 不 仅 能保 证 分 析 的 精 确 度 ， 又能减少计 算工作量 。 由于路 面结构 和 载荷 均 具 有 对 称 性 ， 参 考 以往 的计
ｍ） ， 约束 ｚ 方 向 的位移 ； 模 型 的前 后 （ ＝ ５ ｍ 和 ＝
沥青混合料的动荷载响应特征及沥青路面黏弹性力学研究
沥青混合料的动荷载响应特征及沥青路面黏弹性力学研究于涛
【期刊名称】《浙江水利水电学院学报》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】依托北京东六环改造项目的沥青路面工程,运用室内试验的方法,研究沥青混合料持续受到车辆活荷载作用的动力响应特征,以及受到车辆荷载与各种自然因素耦合作用的黏弹性力学变化规律。
研究结果表明,沥青混合料的累积应变动力响应经历了2个阶段:在第Ⅰ阶段,沥青混合料的累积应变动力响应表现为逐步增加;在第Ⅱ阶段,沥青混合料累积应变量整体无明显变化,沥青混合料的应力受车辆循环动荷载的影响无明显变化。
当荷载加载频率逐渐增加时,沥青混合料动态模量也呈对数上升的趋势,随着温度的升高,沥青混合料的动态模量也会逐渐降低,且降低幅度逐渐减小;混合料相位角在荷载加载频率小于等于10 Hz时呈对数增加的趋势,在加载频率大于10 Hz时呈线性降低的趋势,随着温度的增加,沥青混合料相位角不断减小,减小的幅度不断降低。
【总页数】5页(P70-74)
【作者】于涛
【作者单位】中铁十八局集团第五工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U414.75
【相关文献】
1.沥青路面车辆动载响应黏弹/弹性分析与试验研究
2.动荷载作用下纤维沥青路面的黏弹性响应
3.钢桥面沥青混合料铺装体系黏弹性力学响应分析
4.沥青混合料黏弹性数值转换与路面结构力学响应计算
5.胶粉改性沥青混合料动荷载力学响应分析
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移动非均布荷载作用下的沥青路面动力响应分析
函数。 对于小阻尼结构 ， 单元 的小 阻尼矩阵采用瑞利阻尼假设 ，
ｖｅ ｔｃ ｌａ ｄ ｒｃｉ ｔｎ ｅ ｉｌ ｈａ ｉ ｒ Ｏ ｎａｙ ｉ ｈ ｎａ ｉ ｒｉａ ｎ ｆ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｇ ｎｔａ ｂｅ ｖ ｏ ，ｔ ａ ｌｓｓ ｅ ｄｙ ｍ ｃ ｔ ｒｓ ｎｓ ｏ ａｐ ｌ ｐａ ｍ ｅ ｕ ｅｐｏ ｅ ｆ ｓ ｈａｔ ｖｅ ｎｔ ｎｄｅ ｄ ｆｅｅ ｏ ｈｃｅ ｏａ ｓ ｒ ｉ ｒ ｎｔ ｆ ｖｅ ｉｌ ｌ ｄ ｗ ｈｅ ｈ ｅ ｃｅ ｓｉ ｎｉｏＴ ｍ ｏｔ ｎ ｔ ｅ ｖ ｈｉｌ ｉ ｎ ｕ ｆ Ｉｎ ｉ ｏｎ．Ｔｈ ｒ ｓ ｔ ｎｄｃ ｔ ｈ ｔ ｅ ｅｕｌ ｉ ｉａｅ ｔ ａ ｓ ｔ ｍ ａ ｉ ｕ ｌ ｎｇｔ ｄｉ ｌ ｅ ｉｅ ｔｅ ｓ ｓ ｎ ｔ ｉｔ ｒ ｅ ｉｔ ｈｅ ｘｍ ｍ ｏ ｉ ｕ ｎａ ｔｎｓ ｓｒ ｓ ｉ ｌ ｉ ｈｅ ｎ ｅ ｍ ｄａ ｅ ｓｃ ｉｎ ｈ ｕ —ｂａｅ ｈｅ ｍ ａ ｍ ｕｍ ｏｎｇｔ ｉ ｌｃ ｍ ｐｒ ｓｉ ｅ ｔｏ ｏｆｔ ｅ ｓ ｂ ｓ ，ｔ ｘｉ ｌ ｉ ｎａ ｏ ｕｄ ｅｓｖｅ ｓｒ ｓ ｉ ｉ ｈｅ ｓｐｈ ｔ ｖｅ ｅ ｓ ｒａ ｅ Ｏ ｖｅｌ ａ ｓｇ ｆｃ ｔｙ ｔｅｓ ｓ ｎ ｔ ａ ａ ｐａ ｍ ｎｔ ｕ ｆｃ ． ｌ ｒｏ ｄ ｉｎｉ ａ ｌ ｉ ｎ
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移动荷载下粘弹性层状沥青路面动力响应模型
A MODEL TO STUDY THE DYNAMIC RESPONSE OF VISCO-ELASTIC LAYERED SYSTEM UNDER MOVING LOAD
*
DONG Zhong-hong , LU Peng-min
(Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of the Ministry of Education, Chang’an University, Xi’an 710064, China)
q( x, y ) ，利用 Fourier 展开技术，车轮荷载可表
示为：
U nm ( z ) 、 Vnm ( z ) 、 Wnm ( z ) 仅为深度 z 的函数。
由式(6)~式(8)及几何方程和本构关系可知： ij i nV ij (9)
2 2 ij n V ij
q ( x, y ) Anm ei n x eim y
n 1 m 1
N
M
(4)
(10)
对于以速度 V 沿轴 x 移动的车轮荷载，则式(4) 转化为：
其中： ij 代表 x 、 y 、 z 、 xy 、 xz 、 yz 等 6 个应变分量。
q( x, y, t ) Anm e
———————————————
收稿日期：2010-04-12；修改日期：2011-04-29 基金项目：国家自然科学基金项目(51008030)；中央高校基本科研业务费专项项目(CHD2010JC063，CHD2011ZD001) 作者简介：*董忠红(1975―)，男，河南开封人，副教授，博士，从事车辆-道路系统动力学研究(E-mail: dzhong@)； 吕彭民(1957―)，男，陕西渭南人，教授，博士，主要从事工程力学研究(E-mail: lpmin@).
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２ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ９ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ Ｂ Ｓ Ｔ Ｒ ＡＣ Ｔ： Ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｓ ｐ ｈ ｌ ａ ｔ ｐ ａ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ， ａ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ —
态有 限元分析模型 ； 计算行车荷载作用下路面动力响应规律 ， 比较车速变化 ， 载荷变化 ， 不 同载荷作用位置 以及不同深度对 动力响应 的影响 。实验结果表明 ： 模型可以很好得到应力响应 ， 在应力响应有明显的波动性的情 况下； 准确计算载荷横 向作 用位置对动力响应 的影响 ， 与真实结果 比较吻合 。 关键 词： 有 限元仿真 ； 粘 弹性 ； 沥青路 面； 行车载荷 ； 动力响应
２ ．榆林学院能源工程学院 ， 陕西 榆林 ７ １ ９ ０ ０ ０ ） 摘要： 不 同载重 车体对粘弹性沥青路 面的应力反映波动性极为复杂 ， 路面 的响应 规律 ， 车辆 的车速 、 负 载等 瞬态信息很难 与 应力反应建立稳定 的规范模型 。传统方法将移动的车辆荷载假定为作用在 固定位置的静载荷 ； 采用线弹性材料模 型来仿真 实际沥青路 面材料 ； 与实际 的路面受力状况有所差别 ， 造成结果失真 。为解决上述问题 ， 提出一种粘弹沥青性 路面的三维 瞬
ｌ ａ ｒ ｇ ｅ —ｓ ｃ ｌ ａ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ｒｅ ａ Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ．Ｓ ｏ ｍ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ ｐ ａ ｖ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｌ ｏ ａ ｄ ｗ ａ ｓ
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中 图分 类 号 ： Ｕ ４ １ ６ ． ２ 文献标识码 ： Ｂ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｄｙ ｎａ ｍｉ ｃ Ｒｅ ｓ ｐｏ ｎｓ ｅ
ｉ ｎ Ｖｉ ｓ ｃ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ａｓ ｐ ｈ ａ ｌ ｔ Ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｌｏ ａ ｄ ｓ
第３ Ｏ 卷 第４ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ６— ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４—０ １ ７ ３—０ ５
计
算
机
仿
பைடு நூலகம்
真
２ ０ １ ３ 年４ 月
粘 弹 性 沥 青 路 面 车 辆 动 力 响应 仿 真 分 析 研 究
曹卫锋 ， 吕彭 民
（ １ ．长安大学道路施 工技术 与装备 教育部 重点 实验室 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ；
ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｏ ｆ ｖ ｉ ｓ ｃ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ａ ｓ ｐ ｈ ｌｔ ａ ｐ ａ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｗ ８ ８ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｔ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ
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