《公路發(fā)射場坪建模理論及應(yīng)用》以公路場坪為對(duì)象，闡述了超大發(fā)射載荷環(huán)境下的理論研究方法與力學(xué)響應(yīng)特性，主要包括水泥和瀝青混凝土場坪動(dòng)力響應(yīng)力學(xué)模型、水泥混凝土斷裂損傷耦合本構(gòu)模型、瀝青混凝土塑性與沖擊損傷本構(gòu)模型、場坪面基層間界面力學(xué)模型、含場坪效應(yīng)的發(fā)射動(dòng)力學(xué)模型、發(fā)射場坪力學(xué)特性試驗(yàn)方法和發(fā)射裝備場坪適應(yīng)性評(píng)估等內(nèi)容。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 公路發(fā)射場坪適應(yīng)性問題 1
1.1.1 問題的由來與對(duì)策 1
1.1.2 實(shí)現(xiàn)廣地域發(fā)射的難點(diǎn) 1
1.1.3 場坪適應(yīng)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(jí) 5
1.2.2 公路結(jié)構(gòu)層次劃分 6
1.3 典型場坪功能層力學(xué)特性研究進(jìn)展 7
1.3.1 面層力學(xué)特性研究進(jìn)展 7
1.3.2 基層力學(xué)特性研究進(jìn)展 9
1.3.3 層間界面力學(xué)特性研究進(jìn)展 11
1.4 公路地基薄板力學(xué)理論 14
1.5 公路場坪層狀體系理論 15
1.6 裝備場坪適應(yīng)性研究進(jìn)展 17
第2章 水泥混凝土場坪動(dòng)力響應(yīng)力學(xué)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(shè) 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(yùn)動(dòng)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(nèi)力 25
2.3.3 運(yùn)動(dòng)微分方程建立 25
2.3.4 運(yùn)動(dòng)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(dòng)力響應(yīng)建模 38
2.4.1 多層彈性體系的傳遞關(guān)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(dòng)力響應(yīng)分析 42
第3章 瀝青混凝土場坪動(dòng)力響應(yīng)力學(xué)模型 45
3.1 黏彈性本構(gòu)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(dòng)力響應(yīng) 50
3.2 瀝青場坪力學(xué)模型 58
3.2.1 黏彈性算子 58
3.2.2 黏彈性體系的傳遞關(guān)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(jì)算 64
3.2.5 算例及結(jié)果分析 65
3.3 發(fā)射載荷下瀝青混凝土場坪的動(dòng)力響應(yīng) 67
第4章 水泥混凝土斷裂損傷耦合本構(gòu)模型 72
4.1 水泥混凝土斷裂損傷耦合模型基本觀點(diǎn) 72
4.2 I 型裂紋尖端彈性應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)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(kuò)展區(qū)長度 97
4.6 斷裂損傷耦合本構(gòu)的數(shù)值模擬與驗(yàn)證 97
4.6.1 斷裂損傷耦合本構(gòu)模型的裂紋擴(kuò)展判據(jù) 97
4.6.2 斷裂損傷耦合本構(gòu)模型的裂紋擴(kuò)展數(shù)值計(jì)算方法 99
4.6.3 預(yù)置裂紋的三點(diǎn)彎曲梁斷裂數(shù)值模擬 100
第5章 瀝青混凝土損傷本構(gòu)模型 104
5.1 瀝青混凝土塑性損傷本構(gòu)模型 105
5.1.1 塑性損傷傳統(tǒng)本構(gòu)模型 105
5.1.2 瀝青混凝土受壓應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系 110
5.1.3 瀝青混凝土受拉應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系 112
5.1.4 等效性假設(shè) 113
5.1.5 損傷演化方程的推導(dǎo) 115
5.2 瀝青混凝土塑性損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證 117
5.2.1 瀝青混凝土靜態(tài)受壓模型驗(yàn)證 117
5.2.2 瀝青混凝土靜態(tài)受拉模型驗(yàn)證 119
5.3 瀝青混凝土沖擊損傷本構(gòu)模型 121
5.3.1 朱–王–唐非線性黏彈性本構(gòu)模型 121
5.3.2 損傷因子及其增量形式 124
5.3.3 本構(gòu)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(dòng)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(gòu)模型與損傷特性 134
6.1 層間界面理論模型 134
6.1.1 內(nèi)聚力本構(gòu)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(nèi)聚力本構(gòu)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(jì)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(jié)合層損傷分布與演化 152
第7章 含場坪效應(yīng)的發(fā)射動(dòng)力學(xué)建模與分析 155
7.1 非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(dòng)力響應(yīng)分析 174
第8章 發(fā)射場坪力學(xué)特性試驗(yàn)方法 177
8.1 發(fā)射場坪功能層材料試驗(yàn)方法 177
8.1.1 混凝土單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法 177
8.1.2 混凝土抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法 178
8.1.3 混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)方法 178
8.1.4 路基回彈模量試驗(yàn)方法 179
8.2 發(fā)射載荷下場坪動(dòng)態(tài)響應(yīng)三維試槽試驗(yàn) 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(yīng)測量 186
8.2.3 發(fā)射場坪承載能力試驗(yàn)系統(tǒng) 187
8.2.4 發(fā)射場坪承載能力試驗(yàn) 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(jié)構(gòu)測量方法 197
8.3.2 探地雷達(dá)工作原理 198
8.3.3 場坪路基缺陷和路面結(jié)構(gòu)測量功能實(shí)現(xiàn) 199
8.4 公路場坪承載強(qiáng)度獲取方法 200
8.4.1 場坪強(qiáng)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(qiáng)度測量功能實(shí)現(xiàn) 201
第9章 發(fā)射裝備場坪適應(yīng)性評(píng)估 203
9.1 典型公路場坪結(jié)構(gòu)調(diào)研歸納 203
9.2 發(fā)射裝備場坪適應(yīng)性評(píng)估理論 205
9.2.1 場坪適應(yīng)性評(píng)估系統(tǒng)方案 205
9.2.2 發(fā)射裝備場坪適應(yīng)性評(píng)估方法 206
9.2.3 場坪-裝備響應(yīng)量效關(guān)系和評(píng)估準(zhǔn)則 207
9.3 場坪適應(yīng)性評(píng)估實(shí)現(xiàn)方法 213
9.3.1 路層缺陷測量設(shè)備 213
9.3.2 場坪承載強(qiáng)度測量設(shè)備 217
9.3.3 場坪適應(yīng)性評(píng)估模塊 218
參考文獻(xiàn) 222
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