本文關(guān)鍵詞：基于離散元方法的半剛性基層沖刷破壞數(shù)值模擬研究

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【摘要】：半剛性基層材料的抗沖刷能力不足會引起基層承載能力不足。目前,國內(nèi)外學(xué)者對半剛性基層沖刷損傷機制的研究,主要集中在對沖刷破壞過程的描述及一些定性的宏觀理論分析,研究手段主要是室內(nèi)試驗研究,通過數(shù)值模擬方法對半剛性基層沖刷損傷機制的研究較少。本文重構(gòu)了半剛性基層材料的無側(cè)限抗壓試驗?zāi)Ｐ?并通過離散單元法與計算流體力學(xué)耦合法(DEM-CFD)對半剛性基層材料進行了沖刷模擬�；贒EM,通過PFC2D軟件對水泥穩(wěn)定類半剛性基層三種結(jié)構(gòu)類型(骨架密實、骨架空隙、懸浮密實)進行重構(gòu),建立其可視化離散元模型。通過FISH語言編寫程序,追蹤加載過程中的應(yīng)力應(yīng)變,從而模擬半剛性基層的無側(cè)限抗壓試驗。通過調(diào)整模型的細觀參數(shù),使模擬結(jié)果與室內(nèi)試驗結(jié)果相一致,并得到三種結(jié)構(gòu)類型的細觀參數(shù)。對加載過程中三種結(jié)構(gòu)類型的內(nèi)部受力進行分析,懸浮密實結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓較為均勻,內(nèi)部各處豎向應(yīng)力離散性較小。對加載過程中三種結(jié)構(gòu)類型的接觸力鏈進行分析,結(jié)果表明,骨架空隙結(jié)構(gòu)中處于強力鏈之中的集料顆粒最多,骨架效應(yīng)最明顯。采用PFC2d中Optional Features的FIXED COARSE-GRID FLUID SCHEME模塊,建立了骨架密實結(jié)構(gòu)和懸浮密實結(jié)構(gòu)的DEM-CFD沖刷模型,提出采用沖刷前后試件的抗壓強度損失率對半剛性基層材料的抗沖刷性能進行評價。本文引入流體域,采用PFC2d軟件中incorporation of fluid coupling in PFC2d模塊,對路面結(jié)構(gòu)中基層的沖刷進行模擬。在板隙下方設(shè)置測量圓,對沖刷過程中測量圓內(nèi)的空隙率和顆粒的配位數(shù)進行測量,通過空隙率和顆粒配位數(shù)的變化對三種結(jié)構(gòu)的抗沖刷能力進行評價。模擬結(jié)果表明,骨架空隙結(jié)構(gòu)的抗沖刷性能最好,懸浮密實結(jié)構(gòu)的抗沖刷性能最差。本文建立半剛性基層混合料細觀力學(xué)沖刷模型,數(shù)值模擬半剛性基層的沖刷演化過程,從細觀力學(xué)角度探討其力學(xué)響應(yīng)和損傷機制。研究成果對提高基層耐久性、延長道路結(jié)構(gòu)壽命及完善路面設(shè)計方法提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U418.6

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