[发明专利]一种沥青路面结构设计应力响应的跨尺度分析方法

摘要

本发明公开了一种沥青路面结构设计应力响应的跨尺度分析方法，该方法包括以下步骤：根据实际结构和荷载参数建立路面的三维整体宏观模型，获得各层应力响应及切割边界位移；建立路面二维宏观和细观尺度子模型，分析得出宏观及细观尺度子模型的应力响应；最后将三维整体宏观模型的应力响应与二维宏观和细观尺度子模型进行对比。本发明基于沥青路面试件的有限元分析，完成了路面从三维整体宏观模型到二维宏观尺度子模型，再到细观尺度子模型的跨尺度分析，将不同尺度模型通过切割边界位移联系起来，能更好地解释路面结构的尺度效应，优化沥青路面结构和材料组合设计。

主权项

1.一种沥青路面结构设计应力响应的跨尺度分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1）进行沥青路面的三维宏观尺度应力响应分析；/n选取研究路面，根据路面的结构参数、荷载参数及边界条件建立沥青路面的三维整体宏观模型，并将三维整体宏观模型划分为若干个网格；对三维整体宏观模型进行整体计算分析，获得各层应力状态以及模型的切割边界位移；/n所述结构参数包括复合式沥青路面结构层每层所用材料，及材料的厚度、弹性模量、泊松比；/n所述荷载参数包括三维整体宏观模型中所施加的荷载类型、荷载大小及荷载的几何位置；/n所述边界条件包括三维整体宏观模型中施加的边界条件，所述边界条件按照路面结构的受力和变形特征来施加；/n所述切割边界位移是指在原有三维整体宏观模型的分析结果的基础之上，通过模型切割得到切割边界，切割边界的位移称之为切割边界位移；/n步骤2）沥青路面局部子模型的二维宏观与细观尺度分析；具体如下：/n2.1）根据真实的道路截面图像，利用ANSYS软件建立细观尺度子模型，其坐标系保持与三维整体宏观模型的坐标系一致，以三维整体宏观模型中切割边界位移作为位移强制荷载施加在细观尺度子模型边界上；/n2.2）提取与细观尺度子模型形状大小相同，视为连续均匀材料的宏观尺度子模型作为对比子模型；/n2.3）计算分析细观尺度子模型及宏观尺度子模型的应力响应；/n步骤3）跨尺度模型应力响应结果分析；/n将三维整体宏观模型的应力响应与宏观尺度子模型和细观尺度子模型的应力响应进行对比分析，分析获得路面结构的尺度效应。/n