沖擊載荷作用下路面結構的沉降及破壞特征

摘要：隨著公路在導彈的無依托隨機發射中扮演更加重要的角色,研究發射期間其在發射筒沖擊載荷作用下的沉降及破壞特征對提高我國武器威懾力具有重要意義。選擇低等級道路結構為研究對象,基于河南省、山東省、云南省及廣東省的低等級道路統計信息,建立典型低等級道路結構的1/4簡化計算模型,采用一種基于有限元和離散元耦合的顯式數值分析方法CDEM,并引入塑性-局部化-破裂耦合的本構模型,實現沖擊載荷作用下路面沉降的三維全時程模擬,顯式地展現裂紋萌生和擴展過程,實現路面結構從連續狀態到非連續狀態的過渡。通過與落錘彎沉儀試驗的監測結果對比驗證道路簡化模型的正確性及CDEM的計算精度,隨后各選取一個瀝青混凝土和水泥混凝土道路結構進行數值模擬,并從沉降量、破裂度、破壞特征等方面分析。計算結果表明:沉降量時程曲線與沖擊載荷時程曲線變化趨勢一致,沉降量在沖擊載荷峰值點處達到最大值;破裂面主要產生于沖擊載荷急劇增大時期,約占最終全部破裂面積的97%;破裂面大體分為路面結構層內的豎向破裂面和層間的水平破裂面,破壞類型包括拉伸破壞與剪切破壞;路面結構上部易產生環狀破裂面,下部易產生徑向破裂面。