南京现代综合交通实验室;东南大学徐光霁获国家专利权
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龙图腾网获悉南京现代综合交通实验室;东南大学申请的专利一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119475772B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411592081.9,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法是由徐光霁;赵敏;杜孟泽;胡靖;王厚植;邵楷模设计研发完成,并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法,包括:利用Abaqus软件建立沥青路面的三维有限元模型,模拟移动荷载和温度作用下的路面结构动态响应,获取沥青面层各层底部的最大拉应变值;结合温度修正系数、湿度修正系数和厚度修正系数,对模型进行修正以提高预测精度;采用扩展有限元法模拟反射裂缝在荷载作用下的扩展过程,计算复合型应力强度因子及其对裂纹扩展的影响;参考Paris公式,引入等效裂缝损伤率,构建考虑裂缝扩展对路面结构破坏的寿命预测模型;综合考虑温度、湿度、荷载、沥青层整体应变累积、路面结构层厚度及反射裂缝的影响,建立基于有限元的沥青路面寿命预测模型,用于精确预测沥青路面的使用寿命。
本发明授权一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法在权利要求书中公布了:1.一种基于环境与荷载耦合分析的沥青路面寿命预测模型建立方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1、构建三维有限元模型:采用Abaqus软件构建三维有限元模型,模拟移动荷载、温度、湿度和路面结构层的多物理场耦合作用,得到沥青路面结构层各力学响应参数,包括最大层底拉应变值、应力分布及位移场; 步骤S2、根据步骤S1得到的力学响应参数,考虑温度、湿度和路面结构层厚度的影响,计算温度修正系数、湿度修正系数及厚度修正系数,并对步骤S1构建的三维有限元模型进行修正,用以提高预测精度; 其中,计算温度修正系数具体方法为: 式中,T为温度,m为综合系数,当T=20℃时,m=1;k和i是与沥青混合料材料特性有关的常数; 计算湿度修正系数具体方法为: 式中,M沥青混合料是沥青混合料的扩散系数,即水分在材料中的扩散速率;M集料是水分在未被沥青裹附、紧密嵌挤中的集料中的扩散速率;d是与降雨量有关的调整系数;s是空气湿度;w为粒料基层或者土基的含水率,即当有粒料基层时取粒料基层的含水率,一般取土基表面的含水率;ws为最佳含水率,粒料基层一般取值3%,土基一般取值8%; 计算厚度修正系数具体方法为: 式中,εt为沥青层底拉应变;n为试验确定的回归系数;h为沥青层厚度; 步骤S3、裂缝扩展模拟:通过扩展有限元法XFEA模拟反射裂缝在移动荷载和多物理场耦合作用下的扩展过程,计算每一迭代步骤的应力强度因子,确定裂纹的扩展方向、长度及裂纹增长速率; 步骤S4、复合应力强度因子与裂缝扩展模型的建立:根据Paris公式,计算复合应力强度因子;引入等效裂缝损伤率D,通过对裂缝扩展速率积分,计算在给定荷载作用次数下裂缝的总扩展量;构建基于复合应力强度因子和裂纹扩展速率的寿命预测模型,用于反映多重因素影响下的沥青路面结构的裂缝损伤演变规律; 步骤S5、寿命预测模型的修正:通过对步骤S4构建基于复合应力强度因子和裂纹扩展速率的寿命预测模型进行参数修正,包括温度修正系数湿度修正系数和厚度修正系数得到最终的沥青路面寿命预测模型;然后将相关参数代入修正后的模型,计算并输出沥青路面的预测寿命。
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