[发明专利]一种混合沥青路面结构温度耦合模型的建立及使用方法

说明书

本发明公开了一种混合沥青路面结构温度耦合模型的建立方法，具体为：建立一个250mm×200mm×180mm的几何模型，然后对建立的几何模型进行网格划分并定义网格密度，所述网格划分采用四面体单元网格划分，具体包括设定模拟边界参数以及对模拟区域进行网格划分，所建立的几何模型为多物理场仿真模型，所述多物理场仿真模型的下部为自由边界，四周为热绝缘边界，上层为混合边界，建成的多物理场仿真模型即为混合沥青路面结构温度耦合模型。本发明还提供了上述模型的使用方法。本发明提供了分析沥青路面的温度场的一种方法，探究自然环境下沥青混合料路面结构温度演变过程。

技术领域

本发明属于路面温度模型建立方法技术领域，涉及一种混合沥青路面结构温度耦合模型的建立方法，本发明还涉及上述模型的使用方法。

背景技术

沥青混合料以其优良的减震、着力等性能而备受关注。沥青混合料作为一种半刚性基层材料，其抗压、抗弯拉、抗劈裂强度和模量等参数，都无一例外地随温度的变化而变化，其温度裂缝以及高温抗车辙性能的好坏直接关系到行车安全和工程使用寿命。因此，大量学者针对这一现象进行了广泛的研究工作。但并没有得出符合实际的具体方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合沥青路面结构温度耦合模型的建立方法，提供了分析沥青路面的温度场的一种方法，探究自然环境下沥青混合料路面结构温度演变过程。

本发明所采用的技术方案是，一种混合沥青路面结构温度耦合模型的建立方法，具体为：建立一个250mm×200mm×180mm的几何模型，然后对建立的几何模型进行网格划分并定义网格密度，网格划分采用四面体单元网格划分，具体包括设定模拟边界参数以及对模拟区域进行网格划分，所建立的几何模型为多物理场仿真模型，多物理场仿真模型的下部为自由边界，四周为热绝缘边界，上层为混合边界，建成的多物理场仿真模型即为混合沥青路面结构温度耦合模型。

本发明第一种技术方案的特征还在于，

设定模拟边界参数分别为对热辐射、热对流、热传导、随机不确定因素参数的设定。

模拟参数的主要影响因素是气温与太阳辐射。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种混合沥青路面结构温度耦合模型的使用方法，混合沥青路面结构温度耦合模型上述建立的多物理场仿真模型，使用方法具体按照如下步骤实施：

步骤1，在ANSYS软件建立建立一个250mm×200mm×180mm的几何模型，几何模型的下部为自由边界，四周为热绝缘边界，上层为混合边界然后对建立的几何模型进行网格划分并定义网格密度，模拟边界参数热辐射、热对流、热传导、随机不确定因素设定为与当地夏季气温和辐射对应的参数；

步骤2，将热辐照、热对流、热传导和随机不确定因素施加在建立的混合沥青路面结构温度耦合模型，然后模拟沥青混合料路面结构在一定边界条件下，其内部温度随时间变化的演变规律；

步骤3，分别选取距沥青混合料路面结构表面20mm和100mm处作为研究观测点，并每隔半小时进行数据采集，在ANSYS软件中通过在上述两个深度预置探针，以达到实时观测该深度温度变化的目的

步骤4，将步骤2模拟的沥青混合料路面结构内部温度随时间变化的演变规律以及步骤3模拟的沥青混合料路面结构随深度的演变规律与实际测得规律对比，验证其有效性；

步骤5，根据步骤2监测的沥青混合料路面结构内部温度随时间变化的演变规律以及步骤3模拟的沥青混合料路面结构随深度的演变规律提前对结构薄弱处采取降温措施。

本发明的有益效果是：

本发明通过采用多物理场仿真模拟与实验相结合的方法，探究了沥青混合料路面结构的温度演变规律，采用实际数据反证模型正确的方法建立出沥青混合料路面结构的温度模型，可利用该模型进行预警分析，提前对结构薄弱处采取洒水降温等措施。