[發明專利]一種指導玻纖格柵制備的方法

有效

• 申請號: 202010043040.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111259586B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 張洪亮;孫文圃;白雨瓚;康浩楠;李永和
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種指導玻纖格柵制備的方法，利用有限元軟件，對于玻纖格柵的原材料和編織方法進行優化，從而指導玻纖格柵制備的方法。具體為建立纖維束和玻纖格柵層多尺度模型，考慮材料組成對纖維束工程常數的影響，以及纖維束編織方法對玻纖格柵層工程常數的影響；然后建立加鋪不同玻纖格柵路面結構的有限元模型，預估其反射裂縫壽命；最后，通過對比計算結果，對玻纖格柵的制備進行指導。本發明可以通過數值分析的方法對玻纖格柵的防反效果進行預估，從而在保證足夠防止反射裂縫能力的前提下，減小玻纖格柵的制備成本。

技術領域

本發明屬于公路交通領域，具體涉及一種指導玻纖格柵制備的方法。

背景技術

半剛性基層瀝青路面由于半剛性材料固有的特性會不可避免的出現溫縮、干縮等開裂，在行車荷載和溫度應力的作用下，裂縫向上發展，在面層頂部形成與基層裂縫對應的反射裂縫。在環境因素的影響下，裂縫不斷發展，破壞了路面的整體性，使路面出現各種病害，降低路面的服務年限，縮短養護的間隔時間，增加道路的養護成本。

防治反射裂縫的措施有很多種，其中玻纖格柵彈性模量高、斷裂延伸率小，可以有效地抵抗路面中的開裂應力和變形，延緩開裂的發展；具有良好的穩定性，能夠抵抗各種化學、物理腐蝕；經涂層處理后與瀝青混合料具有良好的相容性，能夠形成一個整體；并且成本低、生產容易、施工便利、適用性廣，是一種常用的半剛性基層瀝青路面防裂措施。

但是，目前相關研究中尚未考慮玻纖格柵材料組成和編織方法對其防反效果的影響，僅采用固定的正交編織網格結構，且未定量研究各因素對反射裂縫的影響規律，無法對玻纖格柵的制備進行指導，對延長路面使用壽命的意義較小。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供了一種指導玻纖格柵制備的方法，提供考慮玻纖格柵材料參數和編織方法的玻纖格柵工程常數的求解方法，然后利用ABAQUS有限元軟件對其防反效果進行定量預估，通過對比計算結果以指導玻纖格柵的制備。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以解決：

一種指導玻纖格柵制備的方法，包括以下步驟：

步驟1：建立單向纖維束代表單胞有限元模型，計算單向纖維束的工程常數；

步驟2：建立單向層板代表單胞模型，根據步驟1得到的單向纖維束的工程常數，計算單向層板代表單胞的工程常數；

步驟3：建立玻纖格柵有限元模型，根據步驟2得到的單向層板代表單胞的工程常數，計算玻纖格柵的工程常數；

步驟4：建立加鋪玻纖格柵路面結構模型，根據步驟3得到的玻纖格柵的工程常數，計算加鋪玻纖格柵路面結構的反射裂縫起裂與擴展階段的作用次數，根據其反射裂縫起裂與擴展階段的作用次數，對其反射裂縫的壽命進行預估；

步驟5：根據步驟4中對加鋪玻纖格柵路面結構的反射裂縫壽命預估結果，分析玻纖格柵材料組成以及纖維束編織方法對路面結構反射裂縫壽命的影響，其中，玻纖格柵材料組成對路面結構反射裂縫壽命的影響因素考慮玻璃纖維彈性模量的變化、涂層材料彈性模量的變化以及玻璃纖維體積分數的變化；纖維束編織方法對路面結構反射裂縫壽命的影響因素考慮纖維束編織密度以及纖維束編織角的變化；通過改變步驟1中玻璃纖維和涂層材料的材料參數探究玻璃纖維彈性模量與涂層材料彈性模量的變化對反射裂縫壽命的影響；通過改變步驟1中單向纖維束的模型結構探究玻璃纖維體積分數的變化對反射裂縫壽命的影響；通過改變步驟2與步驟3中相鄰纖維束間距探究纖維束編織密度的變化對反射裂縫壽命的影響；通過改變步驟3中纖維束編織方向探究纖維束編織角的變化對反射裂縫壽命的影響；基于上述得到不同的加鋪玻纖格柵路面結構的反射裂縫壽命預估結果，按照反射裂縫壽命越大對路面使用壽命越有利的原則，對玻纖格柵的制備進行優化指導。