305 / 2019-09-29 20:08:18

多锤头冲击载荷下混凝土路面板破裂的数值分析研究

计算力学在工程中的应用 > 断裂、疲劳与损伤等行为研究

低速冲击载荷作用下，旧混凝土路面的碎石化施工是实现均质再生利用的重要技术途径，因此对旧混凝土路面的断裂机理及影响因素的研究是关键。在现行混凝土路面破坏的数值分析方法中，有限元法在处理断裂问题时容易引起计算的不收敛，而且难以真实地模拟混凝土板破碎的过程。离散元法可以很好地模拟破碎和开裂的过程，但解决工程尺度问题时需要消耗大量的计算时间。对于大尺度工程问题，连续非连续单元法（CDEM）不仅可以精确计算工程结构体的变形和受力，而且能够充分考虑局部断裂特征，快速的模拟破碎和裂纹扩展问题。为了真实有效地模拟多锤头冲击荷载作用下旧混凝土路面的压碎和开裂过程，建立了包含混凝土路面、路基和土基的全尺度三维数值模型。潜在的裂纹扩展区域应用不连续单元法; 混凝土路面结构的非断裂区域和冲击锤体采用连续单元法处理。研究结果表明采用CDEM可以快速模拟混凝土路面板的破碎和裂缝扩展过程，模拟结果与实际工程基本符合。在冲击接触区域路面板受压剪应力破碎剧烈;冲击区域以外的混凝土路面板破坏形式为拉应力引起的裂缝扩展。不同的冲击能量和冲击接触位置对混凝土板的断裂特性有显着的影响。