模拟分析：交通与温度影响下沥青路面裂纹扩展关键因素

本文着重探讨了"沥青路面裂纹扩展数值模拟及影响因素分析"这一主题，它基于线弹性断裂力学理论，并结合交通和温度载荷的有限元方法来进行深入研究。研究者毛成、邱延峻和李云鹏分别来自西南交通大学土木工程学院、四川省交通厅公路规划勘察设计研究院和石油大学(北京)机电工程学院，他们合作开发了一个专门的模拟程序，用于模拟路面结构中裂纹的扩展过程。 在模拟中，关键的策略是采用了1/4等参奇异性单元来模拟裂纹尖端的应力奇异性，这种方法有助于准确捕捉到裂纹尖端的复杂应力状态。通过窗口移动技术，研究人员能够追踪裂纹的扩展路径，揭示其随时间的发展和变化。研究关注的重点在于不同荷载作用位置对路面表面和基层底面裂纹扩展的影响，以及路面结构层模量组合如何影响裂纹扩展的行为。 文章指出，交通荷载和低温应力是导致热拌沥青混凝土(HMA)路面早期破坏的主要因素，裂纹从微观裂纹发展到宏观裂纹的过程对路面性能至关重要。线弹性断裂力学理论被广泛应用于理解沥青路面的开裂机理，尤其是Birgisson等人对比了位移间断边界元法(DDBEM)和有限元法后，确认DDBEM在模拟裂纹发生和扩展方面具有优势。Sangpetngam等人进一步发展了这种方法，并开发了一种基于HM的裂纹扩展模拟工具。 本文的研究成果有助于路面材料的选择、结构设计优化以及养护策略的制定，因为它提供了一种定量的方法来预测和控制裂纹扩展，从而有效延长沥青路面的使用寿命，减少维修成本，提高道路安全性。这项工作对于提升沥青路面的耐久性和整体性能具有重要意义。