[发明专利]一种基于离散元法的路面破损计算方法

权利要求书

1.一种基于离散元法的路面破损计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）建立多自由度车辆模型，并根据路基路面结构构建路基路面离散元模型；

其中，多自由度车辆模型采用3轴整车模型，整个模型共有9个自由度，车体有三个自由度，分别是沉浮位移Zc、俯仰角βc、侧倾角φc；每个车轮存在一个竖向自由度，六个车轮的6个自由度分别是Zw1、Zw2、Zw3、Zw4、Zw5和Zw6；

（b）通过分离迭代算法计算车辆对路面的作用力；

具体采用下述公式计算车辆与路面之间的作用力：；

式中，为车辆与路面之间的作用力；为车辆静止时分配到悬架的车体重力，K_ci为悬架刚度系数；Zi为车体悬架端点垂直方向位移；Z_wi分别为轮胎竖向位移；C_ci为悬架阻尼系数；为车体悬架端点垂直方向速度；为轮胎竖向速度；

（c）将步骤（b）中所得的作用力加载至路基路面离散元模型中；

具体是在多层路基路面离散元模型的上面层表层，采用PFC2D软件中CLUMP单元模拟车轮载荷，向路基路面加载车辆作用力，通过模拟沥青路面各层材料单轴压缩试验，并与标准条件单轴压缩试验比较，通过试运算得到离散元模型各层颗粒流细观参数；

（d）重复步骤（c）中的单次作用，计算多次荷载作用后路基路面的被破坏情况；

具体是在CLUMP单元上赋予半波正弦型竖向荷载，峰值为100kN，周期时间为0.06s，循环作用直至出现宏观裂缝。

2.根据权利要求1所述的基于离散元法的路面破损计算方法，其特征在于，步骤（a）中，所述路基路面结构包括六层，分别为4cm的上面层、11cm的下面层、16cm的上基层、16cm的下基层、18cm的底基层和100cm的路基。

3.根据权利要求1所述的基于离散元法的路面破损计算方法，其特征在于，步骤（a）中，在所述路基路面离散元模型中采用大尺度试件，尺寸为300cm×165cm。

4.根据权利要求2所述的基于离散元法的路面破损计算方法，其特征在于，步骤（a）中，在构建路基路面离散元模型时，使用PFC2D中的平行黏结模型，生成6个相隔的墙体，以模拟路基路面结构中的六层，并反映路面材料颗粒之间的相互作用关系；同时，在路基路面离散元模型中也按照实际路基路面中各层实际材料配比进行级配，并在墙体内逐级投放。