沥青路面温度场及应力场的数值模拟研究的开题报告.docx

沥青路面温度场及应力场的数值模拟研究的开题报告
一、研究背景
公路交通是现代城市生活不可或缺的部分，而路面作为公路交通的重要组成部分，其质量和耐久性对行车安全和行车经济有着至关重要的影响。然而，在高温环境下，路面温度过高容易导致路面变形和损坏，进而影响行车安全和交通效率，因此路面温度场的研究具有重要的现实意义。
现有的路面温度场研究大多采用实验和经验分析的方法，无法完全反映路面结构特点及各构件间的相互作用关系，且成本高、周期长。因此，开展路面温度场及应力场的数值模拟研究具有非常重要的意义。
二、研究内容
本文拟采用有限元方法（FEM）对沥青路面温度场及应力场进行数值模拟研究，并对其影响因素进行分析，主要研究内容包括：
（1）建立沥青路面的有限元模型，考虑路面横向对它的影响。
（2）对温度场进行数值模拟分析，探究温度分布规律及其产生的原因，并比较模拟结果与实验结果进行验证。
（3）分析温度场对路面应力场的影响，探究不同温度下路面应力的分布规律及其产生的原因。
（4）探究各种因素对路面温度场及应力场的影响，如太阳辐射量、大气温度、路面厚度、沥青层厚度、路面结构等。
三、研究方案
（1）建立有限元模型：
本文采用ANSYS等有限元软件建立沥青路面的有限元模型，考虑路面横向对其的影响。模型中将路面分为多层结构，对不同结构进行分层建模，以各层界面为界在不同层之间建立节点，通过大量实验数据对材料的力学特性进行描述，确定各材料本构关系，计算各层材料的应力、应变等力学参数。
（2）温度场数值模拟：
通过建立路面温度场的数学模型，求解边界条件和初值，采用有限元法进行数值模拟，探究不同温度下的局部温度分布规律及其影响因素，分析不同结构参数下的温度分布规律，并与实验结果进行比较、验证。
（3）应力场数值模拟：
通过将温度场计算结果输入有限元分析软件中作为载荷，对路面应力场进行有限元数值模拟分析，探究不同温度下路面应力的分布规律及其影响因素，分析不同结构参数下的应力分布规律，并与实验结果进行比较、验证。
（4）数据分析：
根据数值模拟结果，分析路面温度场及应力场的规律和主要影响因素，探究不同结构参数对路面温度场及应力场的影响，为提高路面抗热老化和保护路面等方面提供依据和参考。
四、预期结果
（1）建立沥青路面的有限元模型，并进行相关验证；
（2）探究路面温度场的分布规律及其影响因素；
（3）探究温度场对路面应力场的影响以及应力场的分布规律及其影响因素；
（4）分析各种因素对路面温度场及应力场的影响；
（5）为提高路面抗热老化和保护路面提供依据和参考。
五、研究意义
本研究采用数值模拟方法对沥青路面温度场及应力场进行研究，为提高路面抗热老化和保护路面提供了有力的技术支持和理论依据。同时，本文研究方法简便快捷、成本低廉、周期短，对路面温度场及应力场的研究具有重要的现实应用价值。