路面細觀動力學研究

《路面細觀動力學研究》是依託石家莊鐵道大學，由郭樹起擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：路面細觀動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：郭樹起
• 依託單位：石家莊鐵道大學

項目摘要

隨著經濟高速發展，交通量與軸重逐漸增大，行車速度持續提高，瀝青路面常常發生不同程度的早期破壞，影響了交通，產生了巨大的經濟損失與安全隱患。現有的路面技術已經不能滿足日新月異的道路性能要求，有必要考慮瀝青路面在細觀結構上的非均勻性與隨機性特徵。為揭示路面失穩破壞機理、預測路面動力學性能，擬採用細觀力學、彈性動力學與有限元法等方法，考慮瀝青路面的細觀結構，分析計算瀝青混合料細觀結構與巨觀動力學性能之間關係，研究細觀結構參數對動態有效彈性模量與熱彈性性能的影響。研究在溫度場與車輛荷載聯合作用下，細觀結構對路面動力學性能的影響。考慮材料的粘彈性特性，研究路面在動力荷載下失穩破壞的微觀機理，分析車輛荷載、溫度、路面細觀結構等因素對失穩破壞的影響。

結題摘要

本項目從事非均質材料的動力學研究，為從細觀層次上套用研究路面動力學打下基礎。均質材料是唯一的，非均質材料則各種各樣。一個是材料參數隨空間連續變化，即功能梯度材料。材料參數隨著空間的變化均假設為時間的已知函式例如指數函式與冪函式。另外一大類則涉及到材料模量、材料的某些力學性質如梁的橫截面隨空間不連續變化，形成階梯狀有層次的結構。若要求得精確解，常常需要把偏微分方程化為常微分方程，但這隻有在一維功能梯度材料介質中才能做得到。對於複雜的二維與三維非均質材料，控制方程本質上是偏微分方程，一般情況下難以求出精確解。研究路徑是從研究一維功能梯度材料的力學問題，積累經驗，希望在以後的研究中能並進一步研究二維與三維的夾雜動力學問題，做出突破。對於任意非均勻桿來說，我們研究其控制方程，採用積分疊代法，得到了對於任意非均勻桿的自由振動與強迫振動回響。求得了任意非均勻情況下的固有頻率所滿足的方程以及相應的振型函式。獲得的級數是收斂的，並進行了證明。對於任意非均勻梁的自由振動與強迫振動，採用類似的方法，獲得了一致收斂的級數解。此級數解也是從靜力學上的解開始疊代。因此，所獲得固有頻率與振型在低階時容易求得，高階時雖然從理論上是收斂的，但從數值求解難度上看，求高階固有頻率比低階難度要大一些。另外採用WKB 法，研究了研究接觸網在移動荷載作用下的動力回響。採用改進的WKB法,計算了若干變截面壓桿的臨界荷載。本項目的研究，為進步研究夾雜動力學與路面動力學提供了研究思路。