公路發(fā)射場坪建模理論及應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 公路發(fā)射場坪適應性問題 1
1.1.1 問題的由來與對策 1
1.1.2 實現(xiàn)廣地域發(fā)射的難點 1
1.1.3 場坪適應性研究體系 3
1.2 公路場坪類型概述 5
1.2.1 公路類型與等級 5
1.2.2 公路結構層次劃分 6
1.3 典型場坪功能層力學特性研究進展 7
1.3.1 面層力學特性研究進展 7
1.3.2 基層力學特性研究進展 9
1.3.3 層間界面力學特性研究進展 11
1.4 公路地基薄板力學理論 14
1.5 公路場坪層狀體系理論 15
1.6 裝備場坪適應性研究進展 17
第2章 水泥混凝土場坪動力響應力學模型 19
2.1 地基上單層 Kirchhoff 薄板的彎曲方程 19
2.1.1 薄板的基本假設 19
2.1.2 薄板的基本方程 20
2.1.3 彈性地基上薄板的彎曲微分方程 22
2.2 雙參數(shù)地基上多層矩形板模型 22
2.3 地基上多層板的運動微分方程 24
2.3.1 中性面位置求解 24
2.3.2 橫截面上的內力 25
2.3.3 運動微分方程建立 25
2.3.4 運動微分方程求解 27
2.3.5 算例及參數(shù)影響分析 31
2.4 基于多層彈性體系的場坪動力響應建模 38
2.4.1 多層彈性體系的傳遞關系 38
2.4.2 傳遞矩陣求解方法 40
2.4.3 場坪垂向剛度求解 41
2.5 基于多層彈性體系的場坪動力響應分析 42
第3章 瀝青混凝土場坪動力響應力學模型 45
3.1 黏彈性本構模型理論 45
3.1.1 黏彈性模型的基本元件 45
3.1.2 基本模型 47
3.1.3 多層黏彈性矩形板的動力響應 50
3.2 瀝青場坪力學模型 58
3.2.1 黏彈性算子 58
3.2.2 黏彈性體系的傳遞關系 59
3.2.3 多層黏彈性體系傳遞矩陣求解 61
3.2.4 場坪表面下沉量計算 64
3.2.5 算例及結果分析 65
3.3 發(fā)射載荷下瀝青混凝土場坪的動力響應 67
第4章 水泥混凝土斷裂損傷耦合本構模型 72
4.1 水泥混凝土斷裂損傷耦合模型基本觀點 72
4.2 I 型裂紋尖端彈性應力位移場 76
4.3 微裂紋生成區(qū)邊界方程 78
4.3.1 傳統(tǒng)屈服強度下微裂紋生成區(qū)邊界方程 78
4.3.2 三參數(shù)統(tǒng)一強度理論下微裂紋生成區(qū)邊界方程 83
4.4 起裂損傷閾值的確定 88
4.5 斷裂過程區(qū)長度計算 93
4.5.1 閉合力分布規(guī)律形式的歸一化 93
4.5.2 等效裂紋的閉合力分布規(guī)律 94
4.5.3 斷裂過程區(qū)長度 95
4.5.4 微裂紋穩(wěn)定擴展區(qū)長度 97
4.6 斷裂損傷耦合本構的數(shù)值模擬與驗證 97
4.6.1 斷裂損傷耦合本構模型的裂紋擴展判據(jù) 97
4.6.2 斷裂損傷耦合本構模型的裂紋擴展數(shù)值計算方法 99
4.6.3 預置裂紋的三點彎曲梁斷裂數(shù)值模擬 100
第5章 瀝青混凝土損傷本構模型 104
5.1 瀝青混凝土塑性損傷本構模型 105
5.1.1 塑性損傷傳統(tǒng)本構模型 105
5.1.2 瀝青混凝土受壓應力–應變關系 110
5.1.3 瀝青混凝土受拉應力–應變關系 112
5.1.4 等效性假設 113
5.1.5 損傷演化方程的推導 115
5.2 瀝青混凝土塑性損傷本構模型驗證 117
5.2.1 瀝青混凝土靜態(tài)受壓模型驗證 117
5.2.2 瀝青混凝土靜態(tài)受拉模型驗證 119
5.3 瀝青混凝土沖擊損傷本構模型 121
5.3.1 朱–王–唐非線性黏彈性本構模型 121
5.3.2 損傷因子及其增量形式 124
5.3.3 本構模型子程序開發(fā) 126
5.4 瀝青混凝土場坪面層沖擊損傷分析 127
5.4.1 發(fā)射動力裝置建模 127
5.4.2 場坪面層損傷分析 128
第6章 場坪面基層間界面本構模型與損傷特性 134
6.1 層間界面理論模型 134
6.1.1 內聚力本構模型 134
6.1.2 基于 Cohesive 單元的層間界面理論模型 135
6.1.3 不同初始狀態(tài)下的內聚力本構模型 142
6.2 層間界面數(shù)值模型 144
6.2.1 層間界面厚度計算 144
6.2.2 含層間界面的發(fā)射場坪數(shù)值模型 145
6.2.3 層間界面不同狀態(tài)下發(fā)射場坪數(shù)值模型 147
6.3 場坪面基層間界面損傷分布與演化分析 148
6.3.1 前支腿處場坪面基層間界面損傷分布與演化 148
6.3.2 后支腿處場坪面基層間界面損傷分布與演化 151
6.3.3 底座處場坪面基結合層損傷分布與演化 152
第7章 含場坪效應的發(fā)射動力學建模與分析 155
7.1 非線性有限元動力學分析的數(shù)值方法 155
7.1.1 顯式方法——中心差分法 155
7.1.2 隱式方法——Newmark-αβ 157
7.2 含場坪效應的典型彈箭冷發(fā)射系統(tǒng)建模 162
7.2.1 典型彈箭冷發(fā)射系統(tǒng)的結構組成 162
7.2.2 發(fā)射場坪非線性精確數(shù)值模型 164
7.2.3 發(fā)射場坪等效數(shù)值模型 168
7.2.4 發(fā)射裝備與場坪接觸界面 172
7.3 發(fā)射裝備與場坪動力響應分析 174
第8章 發(fā)射場坪力學特性試驗方法 177
8.1 發(fā)射場坪功能層材料試驗方法 177
8.1.1 混凝土單軸抗壓強度試驗方法 177
8.1.2 混凝土抗彎拉強度試驗方法 178
8.1.3 混凝土劈裂強度試驗方法 178
8.1.4 路基回彈模量試驗方法 179
8.2 發(fā)射載荷下場坪動態(tài)響應三維試槽試驗 184
8.2.1 發(fā)射載荷模擬施加原理 184
8.2.2 發(fā)射場坪響應測量 186
8.2.3 發(fā)射場坪承載能力試驗系統(tǒng) 187
8.2.4 發(fā)射場坪承載能力試驗 189
8.3 公路場坪層位及缺陷數(shù)據(jù)獲取方法 197
8.3.1 場坪路基缺陷和路面結構測量方法 197
8.3.2 探地雷達工作原理 198
8.3.3 場坪路基缺陷和路面結構測量功能實現(xiàn) 199
8.4 公路場坪承載強度獲取方法 200
8.4.1 場坪強度測量方法 200
8.4.2 落錘式彎沉儀工作原理 201
8.4.3 場坪承載強度測量功能實現(xiàn) 201
第9章 發(fā)射裝備場坪適應性評估 203
9.1 典型公路場坪結構調研歸納 203
9.2 發(fā)射裝備場坪適應性評估理論 205
9.2.1 場坪適應性評估系統(tǒng)方案 205
9.2.2 發(fā)射裝備場坪適應性評估方法 206
9.2.3 場坪-裝備響應量效關系和評估準則 207
9.3 場坪適應性評估實現(xiàn)方法 213
9.3.1 路層缺陷測量設備 213
9.3.2 場坪承載強度測量設備 217
9.3.3 場坪適應性評估模塊 218
參考文獻 222
彩圖