压电式发电路面的"路-器"力学响应数值模拟

摘要：

为揭示压电式发电路面的应力集中现象,确定满足路用要求的发电器力学强度要求,首先,采用 ABAQUS软件建立路面与压电器的"路-器"辑合模型,构建压电式发电路面与压电器的力学响应数值模拟技术;其次,模拟压电式发电路面在 100 kN荷载作用下的拉应力、压应力、剪应力、拉应变、压应变与位移等力学响应,探讨了压电器形状(长方体、圆筒与圆柱)与材料(PZT-4 、PZT-5H)对应力集中的影响;模拟不同材料与形状的压电器在不同埋置深度、平面位置以及荷载下的拉应力、压应力、剪应力、拉应变与压应变,探讨压电器的力学响应规律;最后,基于压电器的力学响应以及温度、超载与压路机的影响,提出了压电器的安全系数以及力学强度要求.研究结果表明:压电式发电路面的各种力学响应均大于不埋设压电器路面时,压电器埋入会导致路面出现应力集中,拉应力集中系数高达 7.5以上,应力集中位置处于压电器周围;压电器形状对应力集中存在显著影响,长方体压电器引起的应力集中最弱,圆筒与圆柱压电器则基本-效;不同压电材料所引起的应力集中基本一致;压电器形状对压电器力学响应的影响较为显著,圆筒压电器的各项力学响应最高,长方体压电器次之,圆柱压电器最低.基于压电器的力学响应,以及温度、超载与压路机的影响,提出了压电器的安全系数以及强度要求.

关键词：道路工程、沥青路面、压电效应、发电路面、力学响应、数值模拟

所属期刊栏目：36

分类号：U416.22(道路工程)

资助基金：国家自然科学基金项目;中央高校基本科研业务费专项资金项目

在线出版日期：2020-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：12-19