【技术实现步骤摘要】
一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法
[0001]本专利技术涉及一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法,属于道路工 程领域。
技术介绍
[0002]对于路面结构,纵向长度近似无穷大,横向由数条车道组成,宽度可达到数十米。 在有限元模拟中,按照道路结构的实际长宽尺寸建模是不可能的,模型的纵向和横向尺 寸必须受到限制。有限元模型尺寸大小对模拟弯沉结果有很大影响。如果模型尺寸太小, 边界条件会显着影响模拟挠度结果。然而,更大的模型尺寸意味着更长的模拟时间。为 了达到仿真精度和效率的平衡,需要确定有限元模型尺寸最佳尺寸。
[0003]当前的弯沉盆有限元建模方法多针对传统的落锤式弯沉仪(FWD)进行,所加荷载 为定点处的动荷载。在对于高速弯沉仪连续移动加载下的路面弯沉进行有限元模拟时, 缺乏行之有效的有限元模型尺寸优化方法,道路有限元模型的尺寸选取往往具有一定的 随意性,且弯沉盆与弯沉时域曲线之间的相关性在模型尺寸优化中未有应用。
技术实现思路
[0004]专利技术目的:针对上述技术问题,本专利技术提出一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元 模型尺寸优化方法,为道路动态弯沉盆模拟所用的有限元模型尺寸优化提供标准化的方 法。
[0005]为了实现上述技术目的,本专利技术采用如下技术方案:
[0006]一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法,包括以下步骤:
[0007]S1:构建用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型M
i
;
[
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法,其特征在于:本方法分为以下6步:S1:构建用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型M
i
;S11:最初构建的用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型记作M1,后续构建的模型依次记作M2,M3,
……
;所构建的各模型M
i
(i=1,2,3
……
)均满足以下要求:道路模型从上到下分为多层,各层道路模型选择弹性材料或粘弹性材料,并设置各层道路模型的密度、泊松比与阻尼比;S12:在建模时,弹性材料设置模量,粘弹性材料设置Prony级数表征其模量特性,各层位之间的粘结状态设为完全粘结或存在一定的滑动,当各层位之间的粘结状态设置为存在一定的滑动时,用摩擦系数表征;S13:建模时,车辆荷载施加于有限元模型的上表面,荷载区域设置为矩形;S14:在模拟时,矩形荷载区域以指定的速度沿有限元模型上表面的纵向对称轴直线前进,前进过程中矩形荷载区域关于有限元模型上表面的纵向对称轴始终保持左右对称状态;有限元模型的各侧面与底面均设置完全约束状态,有限元模型上表面不设置约束条件,道路有限元模型的各层厚度根据实际设置;S2:模拟获取第i动态弯沉盆d
i
(x)和第i弯沉时域曲线d
i
′
(t);S3:计算弯沉盆与时域曲线差值d
‑
d
′
i,diff
;S4:放大模型尺寸至M
i+1
,模拟获取第i+1动态弯沉盆d
i+i
(x)和第i+1弯沉时域曲线d
i+1
′
(t);S5:通过步骤S2获得的第i动态弯沉盆d
i
(x)和步骤S4获得的第i+1动态弯沉盆d
i+i
(x)计算弯沉盆差值d
i,i+1,diff
;通过步骤S2获得的第i弯沉时域曲线d
i
′
(t)和步骤S4获得的第i+1弯沉时域曲线d
i+1
′
(t)计算弯沉时域曲线差值d
′
i,i+1,diff
;S6:重复步骤S1至S5,直至满足模型优化标准,所述模型优化标准是:若弯沉盆与时域曲线差值d
‑
d
′
i,diff
、弯沉盆差值d
i,i+1,diff
与弯沉时域曲线差值d
′
i,i+1,diff
值满足式(1),则M
i
模型的尺寸为所建立道路有限元模型的优化尺寸;若不满足式(1),则构建M
i+1
模型,重新进行上述步骤S2至S6,2.根据权利要求1所述的一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法,其特征在于:步骤S1中:各层道路模型材料包括沥青混合料、水泥混凝土、水泥稳定碎石、级配碎石以及土,其中,沥青混合料材料设置为弹性或粘弹性;水泥混凝土、水泥稳定碎石、级配碎石以及土材料设置为弹性;所施加的荷载包括垂直荷载、水平纵向荷载和水平横向荷载。3.根据权利要求1所述的一种用于道路动态弯沉盆计算的有限元模型尺寸优化方法,其特征在于:步骤S2所述的第i动态弯沉盆d
i
(x)按以下方法获得:对于模型M
i
,在模拟中的某一时刻,将原点设置在矩形荷载区域的中心点,将矩形荷载区域前进方向设为x轴正方
向,将模型竖直向下方向设为d轴正方向,构建平面直角坐标系,当矩形荷载区域的中心点与模型上表面中心点重合时,所得到的第i动态弯沉盆d
i
(x)由满足“d≥0”条件的模型上表面各点组...
【专利技术属性】
技术研发人员:马涛,范剑伟,朱雅婧,顾临皓,朱宇,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:
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