路面結構的力學有限元分析是路而設計的一項重要內容，理論設計方法、力學模型的建立與路而動力特性分析更是處于核心的地位。目前，世界上許多國家把路而結構簡化為彈性半空間地基上的線彈性層狀體系，并采用靜態方法進行求解。然而，實際行車荷載是動荷載，目前先進的路而無損檢測設備，落錘式彎沉儀對路而施加的也是脈沖荷載。
      因此，靜態分析方法與實際路而結構的受力狀態有一定的差距，加之動態荷載作用下路而材料的行為表現也遠非線彈性。基于動力學理論的路而結構分析是路而設計方法進一步發展的必由之路，也是路而長期性能研究的關鍵理論問題之一。Zaghloul和Whig的ABAQUS分析考慮了幾個柔性路而問題的現實條件，采用了3D分析，荷載模擬成動荷載。W.Uddin采用三維有限元模型，模擬FWD作用于瀝青路而表而，分析了荷載大小、加載時間等因素對路表彎沉的影響。在國內，對路而結構在特定動荷載作用下的一般響應進行了理論分析，鄧學鈞把半無限彈性層狀體系在空間上離散成有限元和無限元，得到了半波正弦荷載作用下層狀體系動態反應的理論解。
      本研究用有限元方法，對動荷載下柔性常規路而基礎動力響應進行了分析。研究中把粒狀基層考慮成彈性完全塑性模教Druker-Prager。路基作為彈塑性應變硬化模緞CamClay，進行了3D動力有限元分析。
      盡管3D有限元分析需要相當多的計算時間，對計算機內存的要求也很高，但仍認為要優于2D有限元分析，能更好的反映交通荷載下的復合路而系統材料的復雜特性。
      由于在水平X軸和y軸幾何和加載的對稱，僅采用了四分之一模型。模型區域必須足夠大，以避免邊界誤差，必須建立合理的模型維數，以使問題易于計算和存儲。模型深度為2.5m，這是為了保持同一個網格退化，監測路基頂部的最大垂直應變變化和AC層底部的最大疲勞應變變化。模型深度直到這些變化被認為可忽略。由此選擇的模型為2.5 m深、2.5 m寬，3 m長。
      采用常規運動學邊界條件，如網格的所有四個垂直邊界采用滾軸支撐，并在網格底部采用固定支撐。
      本研究只考慮了單個車輪荷載，即80 kN的單軸荷載。采用的3D有限元分析中，接觸壓力的分布假定是統一的550 kPa，輪胎痕跡的形狀可看作是長度為L的圓角矩形。
      當車輛行駛在高速公路時，軸向和徑向應力變化短時間內可認為是應力脈沖。這些脈沖的大小、形狀和周期隨車輪荷載、速度及在路而的深度而變化。當荷載直接作用在給定點上，該點應力達到最大值;而荷載距離該點相當遠時，應力為00因此認為應力波為正弦曲線或三角形波是合理的。本文采用了峰值為40 kN的三角應力波，周期為0.1 s。
      靜力分析得到最大垂直表而彎曲，可以進行動力分析，用ADINA中的隱方式實現。Bathe詳細介紹了動力分析的方法技術，通過靜力和動力分析結果對比中發現，動力分析得到的路而最大垂直表而彎曲比相應的靜力分析結果小幾乎50%，這是動力分析所期待的，因為慣性力、耗散力和內力吸收了外加力所做的功。而靜力分析中，只有內力吸收了外力做的功，導致更大的位移。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                  杭州納泰科技咨詢有限公司
                                                                          本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司www.yw15777.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！