發(fā)布時間：2017-11-20 07:17

  本文關(guān)鍵詞：飛機多輪荷載作用下瀝青道面高溫變形疊加效應(yīng)研究

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【摘要】：飛機多輪起落架通過道面某一點時,多輪荷載就會在道面內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力干涉和疊加現(xiàn)象,然而,機場瀝青瀝青混合料高溫性能的評價通常沿用公路工程的試驗方法,無法考慮飛機起落架多輪荷載疊加和干涉對瀝青道面高溫變形的影響。這種不合理的材料評價導致機場瀝青道面在高溫條件下極易發(fā)生輪轍損壞,影響機場的安全運營。鑒于此,本文在充分分析機場瀝青道面多輪荷載下道面力學響應(yīng)疊加特性的基礎(chǔ)上,研究飛機多輪荷載作用下瀝青混合料高溫變形疊加效應(yīng)評價方法,進而對多輪荷載下瀝青混合料高溫破壞疊加效應(yīng)、影響因素等問題開展研究,從而為科學合理地評價機場瀝青道面材料的抗輪轍性能提供依據(jù)。基于光纖光柵傳感技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)在機場道面建立機場瀝青道面結(jié)構(gòu)信息無線傳輸實時監(jiān)測系統(tǒng),獲取了飛機荷載作用位置、飛機滑跑速度、瀝青道面溫度、瀝青道面應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)時程及荷載疊加特性等信息。依據(jù)監(jiān)測信息基于ABAQUS軟件建立了機場瀝青道面道面粘彈性-非均布移動荷載有限元模型,通過現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果對模型進行驗證。提取了6處代表性位置的應(yīng)力和應(yīng)變沿瀝青面層深度的分布曲線,結(jié)果表明,在多輪荷載包圍區(qū)域內(nèi)部,剪應(yīng)力和剪應(yīng)變疊加減小,水平向正應(yīng)力疊加增大,三向正應(yīng)變增大;在多輪荷載包圍區(qū)域外側(cè),剪應(yīng)力和剪應(yīng)變疊加增大,水平向正應(yīng)力和正應(yīng)變疊加增大�？梢耘袛嗟贸�,多輪荷載作用下荷載包圍區(qū)域內(nèi)部易于發(fā)生隆起變形,荷載包圍區(qū)域外側(cè)更易發(fā)生剪切破壞。確定4輪荷載作為多輪疊加效應(yīng)的分析對象。針對飛機多輪荷載引起的道面力學響應(yīng)疊加特點,開發(fā)了可反映該力學特點的四點貫入剪切試驗夾具和試驗方法,基于ABAQUS軟件建立了四點貫入剪切試驗模型,對關(guān)鍵點處的應(yīng)力應(yīng)變分析表明,四點貫入剪切試驗具有飛機多輪荷載下瀝青道面的力學分布特征。通過對不同高徑比的模型進行計算,確定了試件的合理尺寸。采用工業(yè)CT技術(shù),對四點貫入剪切試驗過程中試件的集料傾角變化規(guī)律與車轍試驗的集料傾角變化規(guī)律進行比對,發(fā)現(xiàn)二者具有相似的變化趨勢,從變形特性上驗證了試驗方法的可行性。將四點貫入剪切試驗的破壞模式與單軸貫入剪切標準試驗的破壞模式進行了對比分析,且通過排除試件發(fā)生壓縮破壞試驗,證明了四點貫入剪切試驗反映剪切破壞的有效性。采用四點貫入剪切試驗和單軸貫入剪切試驗對比分析荷載疊加作用對貫入剪切試驗指標的影響。同時采用四點貫入剪切疲勞試驗和單軸貫入剪切疲勞試驗比對,分析荷載疊加作用對瀝青混合料粘彈性參數(shù)的影響,采用五元件損傷耦合模型分析四點貫入剪切疲勞試驗對瀝青混合料蠕變損傷的影響。貫入剪切試驗指標的變化、粘彈性參數(shù)的變化和損傷曲線均表明,荷載疊加作用加大了瀝青混合料發(fā)生高溫變形破壞的可能性。通過對8種瀝青混合料得出的貫入強度、抗剪強度、貫入荷載增長率、剪切疲勞壽命和損傷因子的單因素方差分析和與動穩(wěn)定度的灰關(guān)聯(lián)分析,表明貫入荷載增長率是評價荷載疊加下混合料高溫變形的敏感性指標,且與動穩(wěn)定度的關(guān)聯(lián)性最好,基于該指標提出考慮多輪疊加效應(yīng)動穩(wěn)定度DS*的試驗流程。依托貫入荷載增長率指標對多輪荷載作用下瀝青混合料高溫變形疊加效應(yīng)的影響因素進行了分析,采用正交試驗設(shè)計分析了疊加效應(yīng)的主導影響因素及顯著的影響因素,基于離散元方法分析了主要影響因素的作用機理。結(jié)果表明,級配及骨架結(jié)構(gòu)是影響高溫變形疊加效應(yīng)的主導影響因素,離散元計算結(jié)果表明,骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料的剪應(yīng)力疊加增大效應(yīng)更強,引起的破壞更大�；谙嗨菩岳碚撻_發(fā)了適用于評價飛機多輪荷載下瀝青混合料輪轍變形的多輪輪轍儀。采用ABAQUS軟件建模分析了試驗輪的布排方式、試件的合理尺寸等關(guān)鍵問題,基于光纖光柵傳感技術(shù)建立了試件壓實監(jiān)測方法,提出了分層壓實工藝。通過儀器標定,確定了多輪輪轍儀的控制參數(shù)。通過試件內(nèi)部埋設(shè)的光纖光柵傳感器傳出信息證明了試件內(nèi)部應(yīng)力疊加的存在性。通過對瀝青混合料輪轍變形實測,驗證了上述試驗結(jié)論。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V351.11
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本文編號：1206516