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专利名称：一种振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210487826.X

专利申请（专利权）人：东南大学
权利人地址：江苏省南京市玄武区四牌楼2号

专利发明（设计）人：朱宇,方周,韩涛,黄斯琦,李睿琦,俞昊,张新锐,马涛

专利摘要：本发明涉及一种振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法；属于沥青路面结构振动压实过程分析计算领域。步骤包括基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，建立高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式；用MTS压缩试验得到各循环下六个粘弹塑性参数，在Abaqus软件基于VUMAT和VUSDFLD子程序进行子程序二次开发，利用MTS压缩试验所获得六个粘弹塑性参数，建立振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型。不仅为沥青路面压实过程中的动力特性分析和动力学响应机理研究建立基。币捕匝故盗で嗦访婀讨醒孤坊ぷ鞑问挠呕杓坪褪凳钡鹘谔峁┲匾傅家谰，进而解决沥青路面结构振动压实领域的相关问题。

主权利要求：
1.一种振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，建立高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式；该应力应变关系式包含瞬时应变、剩余应变；
基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，即单轴受力状态下弹簧元件和粘壶元件的组合模型；高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式，如下式所示：式中εp、εvp、εve、εe分别为瞬时塑性应变、粘塑性应变、粘弹性应变、瞬时弹性应变，σ0为单轴状态下施加应力，t为时间，式中提取的六个未知粘弹塑性参数σs、E1、η1、E2、η2、E3分别用来描述以上的四种力学特性，并定量分析四种应变分别所占的比例；
其中瞬时塑性应变εp与瞬时弹性应变εe之和为瞬时应变；粘塑性应变εvp和粘弹性应变εve之和为剩余应变，表示式下式所示：εin＝εp+εe
εre＝εvp+εve
式中εin为瞬时应变，εre为剩余应变；
步骤2：采用MTS压缩试验基于步骤1中所获得的瞬时应变关系式、剩余应变关系式进行试件试验，得到各循环下六个粘弹塑性参数，步骤3：在Abaqus软件基于VUMAT和VUSDFLD子程序进行子程序二次开发，提供步骤1的关系式参数在软件中的输入接口；
所述VUMAT子程序采用常刚度迭代方案，刚度矩阵为初始时刻弹性刚度矩阵；弹性刚度矩阵的计算公式如下：上述矩阵中参数λ、G由沥青混合料弹性刚度E3、泊松比μ通过下式计算得到：所述VUSDFLD子程序为粘弹塑性参数在Abaqus软件中随应变变化的输入接口，Abaqus软件通过识别应变与粘弹塑性参数的变化关系并在材料发生不同的应变时采用与之对应的粘弹塑性参数；
步骤4：依据MTS压缩试验所获得六个粘弹塑性参数，利用步骤2中获得的MTS压缩试验所获得六个粘弹塑性参数，建立振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型。
2.根据权利要求1所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，其特征在于：所述步骤2中MTS压缩试验以沥青混合料初压完成后的密实度作为初始条件，将试验中获得参数通过下式剩余应变εre计算得到粘弹塑性参数σs、η1、E2、η2：再通过下式瞬时应变εin计算得到E1、E3：
3.根据权利要求1所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，其特征在于：所述在VUMAT子程序中此采用MISES等效应力 对应单轴受力状态下的应力表述MTS试验单轴受力状态下应力应变的关系；应力 计算公式如下：式中 为MISES等效应力，σx、σy、σz分别为x方向、y方向和z方向上的正应力，τxy、τyz、τzx分别为xy方向、yz方向和zx方向上的切应力。
4.根据权利要求1所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，其特征在于：所述步骤4中Abaqus软件通过所输入的粘弹塑性参数随应变的变化定义沥青混合料的力学性质，再对振动轮和路面结构各部分别建模、组装，定义路面结构的边界条件、激振力荷载的施加和各结构网格划分的大小和密度，实现振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型的建立。
5.根据权利要求1或4所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，其特征在于：对已建立的振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型的边界单元的等效剪切模量、等效弹性模量及等效单元的阻尼比例系数的计算公式分别如下：式中 分别为边界单元的等效剪切模量、等效弹性模量和等效阻尼比例系数，
αT、αN分别为切向和法向人工边界参数，h为等效单元厚度，R为波源到人工边界点的距离，为边界单元的等效泊松比，G为单元的剪切模量，cs、cp分别为横波和纵波的波速。 说明书 : 一种振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法技术领域[0001] 本发明涉及一种振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法；属于沥青路面结构振动压实过程分析计算领域。背景技术[0002] 截至2020年年底，开云优惠体育网页版入口公路总里程519.81万公里，其中高速公路里程16.1万公里。由于沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低等优点，在公路建设中进行了大量应用，目前在开云优惠体育网页版入口已建成的公路中沥青路面占比超过50％，在高速公路中的占比更是超过90％。随着交通量的逐年增加，行驶速度的提升，人民不断提出了新的需求，公路施工的质量问题越来越受到重视。而路面压实质量不好是造成路面破坏的重要原因之一。由于压实度不足、碾压方法不合理、温度和厚度控制不合理等原因，公路在使用期间会出现网状裂缝、沉陷、车辙、坑槽、松散等病害，大大缩短了沥青路面的使用寿命，也不利于行车安全。因此需要对沥青路面压实过程中的动力特性进行分析，研究动力学响应机理，建立合理的压实质量评价方法。[0003] 建立压路机振动轮与沥青路面结构的动力学有限元模型是对其进行结构动力响应和动力特性分析的基础和前提。目前国内外研究提出的振动压实模型包括粘弹性模型与粘弹塑性模型，其中粘弹性模型包括线弹性模型和非线性弹性模型，粘弹塑性模型包括不对称滞回模型和包含塑性原件的粘弹塑性模型。其中线弹性模型包括二自由度振动压实模型、压路机整车模型等，非线性弹性模型包括分段线性模型、考虑应变软化的模型等，包含塑性原件的粘弹塑性模型包括四自由度粘弹塑性模型、三自由度粘弹塑性模型、基于Burgers模型的粘弹塑性压实模型等。粘弹性模型未考虑被压材料的塑性特性，只适用于被压材料接近压实或完全压实的情况，不能描述被压材料在压实过程中由于塑性变形而对振动响应带来的影响。非线性滞回模型虽考虑了被压材料在加卸载过程中的不对称特性，但是通过采用不对称滞回曲线来考虑由不对称性引起的动力非线性，不直接描述被压材料的塑性特征。包含塑性原件的粘弹塑性模型可以模拟振动轮—路面结构的动力特性和被压材料的弹塑性特征，与实际情况更吻合，但现有研究主要集中于路基土的振动压实模型，对沥青路面的研究较少且不完善，不能综合反映沥青混合料在高温条件下的粘弹塑性。此外，压路机碾压速度是影响压实质量的重要因素，但目前绝大部分振动压实模型未能考虑碾压速度。发明内容[0004] 针对上述问题和不足，本发明提供一种适用于实际碾压过程中的压路机振动轮与沥青路面结构的动力学有限元模型，准确反映实际工程中工作状态下沥青混合料的粘弹塑性特性，同时通过定义振动轮的重力和激振力对路面上一点的作用时间考虑碾压速度对沥青路面压实过程的影响。[0005] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。[0006] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法，包括如下步骤，[0007] 步骤1：基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，建立高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式；该应力应变关系式瞬时应变、剩余应变；[0008] 步骤2：采用MTS压缩试验基于步骤1中所获得的瞬时应变关系式、剩余应变关系式进行试件试验，得到各循环下六个粘弹塑性参数，取每个荷载循环的平均应变，可得到粘弹塑性参数在压实过程中随应变的变化规律，用于分析压实过程中沥青混合料的力学性质变化；[0009] 步骤3：在Abaqus软件基于VUMAT和VUSDFLD子程序进行子程序二次开发，提供步骤1的关系式参数在软件中的输入接口；[0010] 所述VUMAT子程序采用常刚度迭代方案，刚度矩阵为初始时刻弹性刚度矩阵；弹性刚度矩阵的计算公式如下：[0011][0012] 上述矩阵中参数λ、G由沥青混合料弹性刚度E3、泊松比μ通过下式计算得到：[0013][0014] 所述VUSDFLD子程序为粘弹塑性参数在Abaqus软件中随应变变化的输入接口，Abaqus软件通过识别应变与粘弹塑性参数的变化关系并在材料发生不同的应变时采用与之对应的粘弹塑性参数。[0015] 步骤4：依据MTS压缩试验所获得六个粘弹塑性参数，利用步骤2中MTS压缩试验所获得的六个粘弹塑性参数，建立振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型。[0016] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，所述步骤1中基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，即单轴受力状态下弹簧元件和粘壶元件的组合模型；高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式，如下式所示：[0017][0018] 式中εp、εvp、εve、εe分别为瞬时塑性应变、粘塑性应变、粘弹性应变、瞬时弹性应变，σ0为单轴状态下施加应力，t为时间，式中提取的六个未知粘弹塑性参数σs、E1、η1、E2、η2、E3分别用来描述以上的四种力学特性，并定量分析四种应变分别所占的比例；[0019] 其中瞬时塑性应变εp与瞬时弹性应变εe之和为瞬时应变；粘塑性应变εvp和粘弹性应变εve之和为剩余应变，表示式下式所示：[0020] εin＝εp+εe[0021] εre＝εvp+εve[0022] 式中εin为瞬时应变，εre为剩余应变。[0023] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，所述步骤2中MTS压缩试验以沥青混合料初压完成后的密实度作为初始条件，将试验中获得参数通过下式剩余应变εre计算得到粘弹塑性参数σs、η1、E2、η2：[0024][0025] 再通过下式瞬时应变εin计算得到E1、E3：[0026][0027] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，所述在VUMAT子程序中采用MISES等效应力 对应单轴受力状态下的应力表述MTS试验单轴受力状态下应力应变的关系；应力 计算公式如下：[0028][0029] 式中 为MISES等效应力，σx、σy、σz分别为x方向、y方向和z方向上的正应力，τx2、τ2z、τzx分别为xy方向、yz方向和zx方向上的切应力。[0030] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，所述步骤4中Abaqus软件通过所输入的粘弹塑性参数随应变的变化定义沥青混合料的力学性质，再对振动轮和路面结构各部分别建模、组装，定义路面结构的边界条件、激振力荷载的施加和各结构网格划分的大小和密度，实现振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型的建立。[0031] 本发明所述的振动轮—沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，对已建立的振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型的边界单元的等效剪切模量、等效弹性模量及等效单元的阻尼比例系数的计算公式分别如下：[0032][0033] 式中 分别为边界单元的等效剪切模量、等效弹性模量和等效阻尼比例系数，αT、αN分别为切向和法向人工边界参数，h为等效单元厚度，R为波源到人工边界点的距离，为边界单元的等效泊松比，G为单元的剪切模量，cs、cp分别为横波和纵波的波速。[0034] 与现有技术相比，本发明能达到的有益效果有：[0035] (1)本发明提供一种更为准确和完善的沥青路面振动压实模型，不仅为沥青路面压实过程中的动力特性分析和动力学响应机理研究建立基。币捕匝故盗で嗦访婀讨醒孤坊ぷ鞑问挠呕杓坪褪凳钡鹘谔峁┲匾傅家谰，进而解决沥青路面结构振动压实领域的相关问题。[0036] (2)本发明提供一套测试和获取热态沥青混合料的力学参数的试验方法和数据处理方法，实现了对热态沥青混合料这一复杂的非线性流变材料力学性质的描述，同时反映了热态沥青混合料力学性质和各项力学参数随应变的变化规律，为后续有限元模型的建立提供参数的依据。[0037] (3)本发明提供一种VUMAT子程序和VUSDFLD子程序开发方法，VUMAT子程序采用显式积分方法适用于动力学问题的求解和计算，实现了Abaqus软件对热态沥青混合料粘弹塑性参数的识别读取和正确计算，提供了粘弹塑性参数在Abaqus软件中随应变变化的输入接口，为后续动力学有限元模型的建立提供基础。[0038] (4)本发明提供一种适用于实际碾压过程中的压路机振动轮与沥青路面结构的动力学有限元模型建立方法，准确反映实际工程中工作状态下沥青混合料的粘弹塑性特性，同时通过定义振动轮的重力和激振力对路面上一点的作用时间考虑碾压速度对沥青路面压实过程的影响，不仅为沥青路面压实过程中的动力特性分析和动力学响应机理研究建立基。币捕匝故盗で嗦访婀讨醒孤坊ぷ鞑问挠呕杓坪褪凳钡鹘谔峁┲匾傅家谰，进而解决沥青路面结构振动压实领域的相关问题。附图说明[0039] 图1为本发明的振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建模流程图。[0040] 图2为本发明的VUMAT子程序计算流程图。[0041] 图3为本发明的热态沥青混合料粘弹塑性参数表。[0042] 图4为人工边界单元等效物理参数表。具体实施方式[0043] 为了更为清晰明白的说明本发明实施例的技术方案、目的及其优点，下面将结合附图对本发明所提振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例而非全部的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的基于本发明的其他实施例，均属于本发明的保护范围。[0044] 本发明提供的一种用于沥青路面压实数值仿真分析的振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型建立方法，首先基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，得到高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式，从式中提取出六个未知粘弹塑性参数；然后通过MTS压缩试验得到应力应变数据，用本构模型对数据进行非线性拟合求解粘弹塑性参数；再利用Abaqus软件进行子程序二次开发，定义沥青混合料的力学性质，提供粘弹塑性参数在软件中的输入接口；最后对振动轮和路面结构各部分分别建模、组装，将粘弹塑性参数输入Abaqus软件中定义沥青混合料的材料特性，定义路面结构的边界条件、激振力荷载的施加和各结构网格划分的大小和密度，建立振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型。[0045] 步骤1：基于热态沥青混合料的Delft?Xahu本构模型，即单轴受力状态下弹簧元件和粘壶元件的组合模型，由简单的弹簧元件和粘壶元件的应力应变关系的组合并经过积分，推导得到高温条件下沥青混合料压缩时的应力应变关系式，如下式所示：[0046][0047] 式中εp、εvp、εve、εe分别为瞬时塑性应变、粘塑性应变、粘弹性应变、瞬时弹性应变，式中提取的六个未知粘弹塑性参数σs、E1、η1、E2、η2、E3分别用来描述以上的四种力学特性，并定量分析四种应变分别所占的比例。其中瞬时塑性应变εp与瞬时弹性应变εe之和为瞬时应变，粘塑性应变εvp和粘弹性应变εve之和为剩余应变，如下式所示：[0048] εin＝εp+εe[0049] ε?e＝εvp+εve[0050] 式中εin为瞬时应变，ε?e为剩余应变。[0051] 步骤2：进行MTS试验获取步骤1中的各项粘弹塑性参数。采用旋转压实试验中采用的内径为16cm的试件筒，先对装入试件筒中的热态沥青混合料进行初压，对初压完成后复压阶段的应力应变关系进行拟合。通过初压完成后要求达到的密实度K1和初始密实度K0之差与初压完成后要求达到的密实度K1之比对初压时平面压头下降的高度Δh与初始条件下沥青混合料的高度h0之比进行控制，以初压完成后要求达到85％的密实度，初始时刻75％的密实度、5cm的高度为例，平面压头下降的高度Δh计算公式如下：[0052][0053] 对沥青混合料采取一定的保温措施。具体措施包括：提高沥青混合料拌合温度；试件筒、平面压头置与100℃以上的烘箱中加热；在试件筒内壁和底面用铝箔纸覆盖2?3层，装入沥青混合料后再在上表面覆盖铝箔纸。在后续的复压过程中测定中期的混合料温度作为此过程的平均温度。此实施例中测得平均温度为160℃，之后数据处理拟合得到的粘弹塑性参数反映该温度下沥青混合料的力学性质。[0054] MTS压缩试验以沥青混合料初压完成后的密实度作为初始条件，加载方式不体现初压过程：第一个阶段是循环过程，前后一共15个循环。循环结构如下：0.5s加载到4MPa，恒载0.5s，0.5s卸载，空载30s；第二个阶段体现恒载过程，1s加载到1.5MPa，恒载60s，1s卸载。其中荷载大小根据实际压路机型号确定得到，循环过程的荷载通过振动轮重力和激振力叠加得到，徐工XS263J型单钢轮振动压路机前轮分配质量13000kg，激振力幅值290kN，对路面最大作用力420kN，振动轮自身宽度约为2.1m，对于沥青混合料钢轮的接地宽度约为0.05m，计算可得最大压强为4MPa。恒载过程只考虑振动轮重力，计算方法与上述一致。本试验采集数据时间间隔设置为0.05s，试验过程中需记录时间、压头的压力、压头的位移量，后两项分别用于计算沥青混合料的应力和应变。第一个阶段的加载过程完成后应力保持不变，应变和时间调零，调零后在恒载过程中继续测量，用此方法实现瞬时应变εin和剩余应变εre的解耦。整个过程必须协调且迅速，避免沥青混合料表面温度散失过快对性质产生影响。[0055] 第一个阶段加载过程完成后调零使得每一次荷载循坏中测得两种应力应变关系。第一个阶段恒载过程应力保持不变，则瞬时应变εin保持不变，再对初始时刻应变调零，故过程中产生的应变为与时间相关的剩余应变ε?e。按照剩余应变ε?e的计算公式对测得的应力—时间数据进行非线性拟合，可得到与剩余应变ε?e相关的各项参数σs、η1、E2、η2。剩余应变εre的计算公式如下：[0056][0057] 第一个阶段加载过程测得的应变为总应变ε，且应力σ0在变化，需利用恒载过程得到的参数和应力对各时刻积分得到加载阶段各时刻的剩余应变ε?e，对应时刻的总应变ε与剩余应变ε?e相减即可得到加载阶段各时刻的瞬时应变εin。按照瞬时应变εin的计算公式对处理得到的应力—应变数据进行拟合，可得到与瞬时应变εin相关的各项参数E1、E3。瞬时应变εin的计算公式如下：[0058][0059] 对每个荷载循环按照上述方式分别进行拟合，得到各循环下六个粘弹塑性参数σs、E1、η1、E2、η2、E3，取每个荷载循环的平均应变ε，可得到粘弹塑性参数在压实过程中随应变的变化规律，用于分析压实过程中沥青混合料的力学性质变化，建立如图3所示的热态沥青混合料粘弹塑性参数表。[0060] 步骤3：利用Abaqus软件进行VUMAT和VUSDFLD子程序二次开发。在VUMAT子程序中定义沥青混合料的力学性质。步骤3只需定义计算流程，不需给出具体数值。VUMAT子程序采用常刚度迭代方案，刚度矩阵为初始时刻弹性刚度矩阵。弹性刚度矩阵的计算公式如下：[0061][0062] 式中参数λ、G均可由沥青混合料弹性刚度E3、泊松比μ计算得到，计算公式如下：[0063][0064] 步骤2中MTS试验描述的是沥青混合料在单轴受力状态下应力应变的关系，在VUMAT子程序中用MISES等效应力 和等效应变 对应单轴受力状态下的应力、应变。MISES等效应力 等效应变 的计算公式如下：[0065][0066][0067] 沥青混合料的总应变ε包括粘塑性应变、塑性应变、粘弹性应变、弹性应变，在开发子程序时对各项应变分别进行考虑。[0068] 对于粘塑性应变和塑性应变，由于定义的沥青混合料本构关系针对初压完成后，处于小变形阶段，因此在单个分析步中，材料在荷载作用下产生的粘塑性应变、塑性应变与应变总量相比所占比例很。鞯嚼奂雍蟛换岵笪蟛。故为了减小计算成本，在每个迭代步中粘塑性应变、塑性应变的计算采用显式积分方法，分别按照相应的本构关系顺序计算即可。[0069] 对于粘弹性应变，在荷载作用下其占应变总量的比例较大，直接采用显式积分算法的情况下各迭代步误差累积会大大降低结果的准确性。为了在提高精度的同时减小计算成本，粘弹性应变的计算方法采用带误差控制的改进Euler算法并对其进行改进以适用于本发明。传统的带误差控制的改进Euler算法将一个迭代步的应变增量分成一系列子步应变增量，通过控制子步的步长来控制产生的误差，最后将各子步的计算结果不断累加直至子步步长总和达到迭代步步长。但本发明中材料的力学性质中包含粘性成分，应变与时间产生了耦合，在对迭代步应变增量进行划分时时间增量必须同步进行划分。而应变增量表达式中包含多项与时间增量相关的表达式，在划分应变增量时时间增量的划分划分大小难以直接求解，只能在每次划分时通过二分法逐一计算。该过程过于繁琐，且每次计算时只能获得当前时间增量的划分大。薹ㄐ闯杀泶锸降男问，不适用于普适性的程序代码中。因此本发明对该算法进行改进，首先将时间增量划分为一系列子步时间增量，此时应变增量的划分大小可以写成与时间相关的显式表达式，由程序自动计算每一次划分时应变增量的划分大小。子步时间增量的大小通过对时间增量的折减获得，初始值取为与时间增量相等，每次折减为原来的一半，子步应变增量也折减为相应的大小。在第一子步中的应力状态下计算粘弹性应变增量dεve1,利用折减后的应变增量减去该子步的折减后的粘塑性应变、塑性应变和计算出的粘弹性应变增量dεve1，可得到第一子步的弹性应变增量dεe1。用弹性应变向量与雅可比矩阵的乘积更新应力，得到第二子步起始的应力状态，采用与第一子步同样的方法计算粘弹性应变增量dεve2。两个应变增量的平均值作为第一子步的新应变增量以此与第一子步的初始粘弹性应变εve(n)相加得到更新后的临时粘弹性应变判断误差控制条件 是否满足，若满足则以临时粘弹性应变作为第一子步的初始粘弹性应变εve(n+1)，再以同样的方法迭代计算；若不满足则对时间增量和应变增量继续折减，重新计算并判断。直至各子步时间增量之和达到迭代步的时间增量时完成所有该迭代步的计算，对粘弹性应变进行更新作为该迭代步最终的粘弹性应变。[0070] 在粘塑性应变、塑性应变和粘弹性应变全部计算完成后，用该迭代步总应变增量减去上述三种应变增量得到弹性应变增量，利用弹性应变向量与雅可比矩阵的乘积更新应力，作为迭代步最终的应变结果，并更新相关的状态变量后完成当前迭代步的计算。[0071] 同时在Abaqus软件中开发用户重定义场子程序VUSDFLD，计算等效应变 作为场变量，设置各项粘弹塑性参数对场变量的依赖。通过拟合得到各项参数与场变量相关的表达式，将其写入到子程序中，以提供粘弹塑性参数在Abaqus软件中随等效应变变化的输入接口，Abaqus软件识别出等效应变与粘弹塑性参数的变化关系并在材料发生不同的应变时采用与之对应的粘弹塑性参数。[0072] 步骤4：将粘弹塑性参数随应变的变化输入Abaqus软件中定义沥青混合料的力学性质，再对振动轮和路面结构各部分分别建模、组装，定义路面结构的边界条件、激振力荷载的施加和各结构网格划分的大小和密度，通过定义荷载对路面上一点的作用时间考虑碾压速度对沥青路面压实过程的影响，实现振动轮—沥青路面结构动力学有限元模型的建立。[0073] 由于振动轮—沥青路面结构有限元模型用于动力学分析计算，属于波在半无限介质中的传播问题，为防止外行波在有限域内部来回反射影响数值分析的准确性，可采用等效粘弹性人工边界单元，使外行波被边界完全吸收。具体实现方法是在已建立的有限元模型的边界上沿法向延伸一层相同类型的单元，并将外层边界固定，定义单元的等效刚度和等效阻尼实现人工边界的添加。边界单元的等效剪切模量、等效弹性模量及等效单元的阻尼比例系数的计算公式分别如下：[0074][0075] 路面结构有限元模型共有6层，加上底部边界，侧面边界从上到下编号分别为1、2、3、4、5、6，底部边界编号为7。本实施例中取αT＝0.5，αN＝1.0， 利用路面结构各层材料参数，用上式可计算出人工边界单元的所有等效物理参数，建立如图4所示的人工边界单元等效物理参数表。[0076] 最后应说明：以上基于本发明的实施例仅用与说明本发明的技术方案及具体实施方式，并不构成对本发明的限制，尽管本发明实施例对本发明技术方案作力详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明技术方案和构思前提下，任何基于本发明做出的技术特征的等同替换或修改，均应属于本发明的保护范围。

专利地区：江苏

专利申请日期：2022-05-06

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114781225B