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基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型

周正峰 凌建明

周正峰, 凌建明. 基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(3): 39-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.03.007
引用本文: 周正峰, 凌建明. 基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型[J]. 交通运输工程学报, 2009, 9(3): 39-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.03.007
ZHOU Zheng-feng, LING Jian-ming. Finite element model of airport rigid pavement structure based on ABAQUS[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(3): 39-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.03.007
Citation: ZHOU Zheng-feng, LING Jian-ming. Finite element model of airport rigid pavement structure based on ABAQUS[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2009, 9(3): 39-44. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.03.007

基于ABAQUS的机场刚性道面结构有限元模型

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2009.03.007
基金项目: 

国家自然科学基金委员会与中国民用航空总局联合项目 60776818

详细信息
    作者简介:

    周正峰(1981-), 男, 湖北荆州人, 西南交通大学讲师, 工学博士, 从事机场工程研究

  • 中图分类号: U416.222;V351.11

Finite element model of airport rigid pavement structure based on ABAQUS

More Information
    Author Bio:

    ZHOU Zheng-feng(1981-), male, lecturer, PhD, +86-28-87634347, zhouzf126@126.com

  • 摘要: 应用有限元软件ABAQUS对Winkler地基上四边自由单块板在飞机轮载作用下的应力和挠度的收敛性进行了分析, 确定了有限元模型应采用的单元类型、网格密度和平面尺寸。按照贡献面积刚度分配原则, 通过在相邻混凝土板侧面的对应结点设置弹簧单元, 模拟接缝集料嵌锁或传力杆的传荷作用, 建立了板-接缝-基础道面结构体系3D有限元模型, 并对比分析了有限元模型计算的接缝传荷系数与已有回归模型的预估结果。比较结果表明: 在基于ABAQUS的刚性道面有限元模型中, 考虑层间接触时, 各结构层宜采用二次积分单元C3D27或C3D27R, 相应的单元尺寸应不超过板厚的1/2, 模型的平面尺寸需大于4倍相对刚度半径, 接缝传荷作用可采用弹簧单元SPRING2进行模拟, 接缝刚度可按照结点贡献面积进行分配。

     

  • 图  1  网格密度

    Figure  1.  Densities of element meshes

    图  2  最大应力收敛性

    Figure  2.  Convergences of maximum stresses

    图  3  最大挠度收敛性

    Figure  3.  Convergences of maximum deflections

    图  4  轮印分布

    Figure  4.  Wheel configurations

    图  5  单轴双轮作用下应力σy随x的变化

    Figure  5.  Changes of σywith x under single axle-biwheel

    图  6  双轴双轮作用下应力σy随x的变化

    Figure  6.  Changes of σywith x under biaxle-biwheel

    图  7  三轴双轮作用下应力σyx的变化

    Figure  7.  Changes of σywith x under triaxle-biwheel

    图  8  板侧面结点布置

    Figure  8.  Location of nodes in slab side face

    图  9  接缝有限元模型

    Figure  9.  Finite element model for joint

    图  10  应力σy随接缝刚度的变化

    Figure  10.  Changes of bending stresses with joint stiffnesses

    图  11  弯沉ω随接缝刚度的变化

    Figure  11.  Changes of deflections with joint stiffnesses

    图  12  ABAQUS模型验证

    Figure  12.  Verification for ABAQUS model

    图  13  不同构型起落架的σy

    Figure  13.  σyunder various landing assemblies

    图  14  不同构型起落架的ω

    Figure  14.  ω under various landing assemblies

    表  1  三维六面体单元的基本性质

    Table  1.   Properties of 3D hexahedral elements

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    表  2  道面结构和材料参数

    Table  2.   Structural and material parameters of pavement

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    表  3  飞机荷载参数

    Table  3.   Loading data of aircrafts

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    表  4  实例中道面结构和材料参数

    Table  4.   Structural and material parameters in example

    道面结构层 参数 数值
    水泥混凝土面层 弯拉强度/MPa 5.0
    弯拉弹性模量/MPa 36 000
    泊松比 0.15
    厚度/cm 36
    水泥稳定碎石基层 回弹模量/MPa 1 500
    泊松比 0.25
    厚度/cm 30
    天然砂粒垫层及土基 反应模量/(MN·m-3) 30
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-12-10
  • 刊出日期:  2009-06-25

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