谱元法在动态路面结构分析中的应用

"路面结构的动态谱元分析 (2010年)" 这篇论文"路面结构的动态谱元分析"由倪富健、成晟、顾兴宇和马翔等人撰写，发表于2010年5月的东南大学学报（自然科学版），属于自然科学领域的研究成果。论文提出了一种新的谱元计算方法，用于分析轴对称层状体系的动态行为，尤其关注路面结构的动态响应。 在方法论上，研究结合了层单元刚度矩阵与有限元法，利用快速傅里叶变换（FFT）和傅里叶-贝塞尔理论。这种方法根据层间的两种接触状态——连续和光滑，分别组装系统矩阵，从而提高了计算的精确性和鲁棒性。通过开发相应的计算程序，能够快速有效地分析路面结构的动态响应。 为了验证算法的准确性，研究人员从两个方面进行了对比：一是将静态过程的结果与BISAR3（一个常用的土木工程软件）进行比较；二是直接将动态计算结果与实际测量数据进行对比。结果显示，新方法在计算速度和精度上都有显著优势，对于评估路面结构在车辆行驶等动态条件下的性能具有很高的实用价值。 此外，由于谱元法在频率-波数空间内运算，使得引入材料的黏弹性模型变得简便，这有助于深入研究结构的流变特性，即材料随时间和应变速率变化的力学响应。在道路工程中，理解和模拟这些特性对于预测路面的长期性能和耐久性至关重要。 关键词涵盖了道路工程、动态响应、层刚度矩阵、波动、谱元法以及黏弹性，表明该研究主要关注的是路面结构动力学特性的数值分析方法，并且考虑了材料的实际物理行为。这一研究对于优化道路设计、预防和解决路面损坏问题提供了有力的理论工具。