一种基于有限元模型实现水泥道面板底脱空仿真的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于有限元模型实现水泥道面板底脱空仿真的方法。包括步骤：建立水泥道面结构层模型以形成至少两块面层模型和基层模型；建立面层模型与面层模型之间z方向弹簧K1以及面层模型与基层模型之间x、y、z方向弹簧K

【技术实现步骤摘要】
一种基于有限元模型实现水泥道面板底脱空仿真的方法


[0001]本专利技术涉及一种基于有限元模型实现水泥道面板底脱空仿真的方法。

技术介绍

[0002]水泥混凝土道面是典型的多层板壳结构，由于其使用年限长、强度高、设计施工方法相对成熟，在我国大、中城市的机场跑道铺筑中得到广泛的应用。据统计，目前我国超过80％的机场跑道为水泥混凝土道面。
[0003]通常水泥混凝土道面的使用年限为30年。但在服役过程中由于冲刷、沉降等原因，导致机场刚性道面板底层间材料局部流失而形成空隙。由于环境和重复荷载耦合作用，空隙逐渐发展为板底脱空。据统计，我国近70％的机场道面脱空率大于30％，其中30％的机场道面板底脱空现象严重，脱空率达到60％以上。脱空的存在改变了机场道面的支撑状态，降低了道面脱空位置的力学性能，在重复飞机载荷作用下，机场道面极易出现断板、板块破碎等严重的道面损害现象，这严重影响飞机运行的安全性。
[0004]脱空位于面板下方，不能从表面直接观测，极易错过最佳养护时期。因此，基于有限元数值仿真方法研究脱空道面板应力应变演变规律的研究越来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元模型实现水泥道面板底脱空仿真的方法，其特征在于，包括步骤：步骤一，获取水泥道面的结构参数和材料参数；步骤二，建立XYZ坐标系，建立水泥道面结构层模型以形成至少两块面层模型和基层模型，模拟步骤一中实际水泥道面的材料参数给面层模型和基层模型赋予材料属性；步骤三，在基层模型底部创建弹性基础以模拟文克勒地基；步骤四，运行Python脚本逐一捕捉面层模型与面层模型之间的所有网格结点对，对其批量建立面层模型与面层模型之间的z方向弹簧K1以模拟面层模型与面层模型之间的接缝传荷作用；运行Python脚本逐一捕捉面层模型与基层模型之间的所有网格结点对，对其批量建立面层模型与基层模型之间的x、y、z方向弹簧K
x
、K
y
、K
z
以模拟面层模型与基层模型之间的法向接触与切向接触作用；步骤五，在中间面层模型的板边中部施加HWD荷载，提取HWD在受荷板边缘的传感器弯沉值ω0以及在未受荷板边缘的传感器弯沉值ω1，计算不同K1弹簧刚度下的接缝挠度传荷系数LTE
δ
；步骤六，基于步骤五得到的在HWD荷载作用下的不同K1弹簧刚度所对应的接缝挠度传荷系数值，构建LTE
δ
接缝挠度传荷系数与K1弹簧刚度之间的关系模型，模型表达式如下：式中，LTE
δ
为接缝挠度传荷系数；K1为弹簧刚度；p为消除道面结构参数影响的因子；α、β、γ为模型参数；步骤七，在中间面层模型的板边中部施加HWD荷载，计算并提取不同K
x
、K
y
、K
z
弹簧刚度下的沿板边路径的最大弯拉应力以及表面弯沉；计算并提取面层模型与基层模型之间设置为库伦摩擦模型时不同基层模量、不同摩擦系数下沿板边路径的最大弯拉应力以及表面弯沉。步骤八，建立K
z
弹簧刚度与基层模量之间的关系模型：式中，K
z
为弹簧刚度；E
b
为基层模量；α为模型参数；N
s
为单位面积网格结点数；步骤九，建立K
x
、K
y
弹簧刚度与摩擦系数之间的关系模型：式中，K
x
，K
y
为弹簧刚度；μ为摩擦系数；N
s
为单位面积网格结点数；α为模型参数。步骤十，...

【专利技术属性】
技术研发人员：董侨，王双平，陈雪琴，王翔，王强，杨博瀚，顾兴宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：