本文關(guān)鍵詞：基于PFC3D的瀝青混合料虛擬試驗研究　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 瀝青混合料 離散元 數(shù)字試件 細觀力學模型 虛擬試驗

【摘要】：瀝青混合料是一種各向異性多相復合材料,具有與溫度相關(guān)的復雜物理力學特性,在宏觀尺度上分析瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力、變形等特點與機理較為困難。離散元憑借其處理非連續(xù)介質(zhì)、材料大變形問題等方面的優(yōu)勢,可以模擬瀝青混合料室內(nèi)試驗的細觀結(jié)構(gòu)。因此,本文基于離散單元法對瀝青混合料進行從低溫到高溫的室內(nèi)試驗性能研究,從細觀力學角度分析瀝青混合料高低溫及疲勞性能,主要步驟如下：首先,由集料級配、油石比以及空隙率推導出每檔粗集料(2.36mm以上集料)占虛擬試件的體積分數(shù)和瀝青砂漿(2.36mm以下集料、礦粉與瀝青組成)的密度計算公式,集料預先以等粒徑的球單元投放到虛擬試件中,再以礦料間隙率校核集料的體積分數(shù),提取校準后的幾何信息作為生成多面體集料的初始參數(shù),在不規(guī)則多面體集料生成算法基礎(chǔ)上,結(jié)合室內(nèi)試件空隙的實際分布,進行瀝青混合料三維結(jié)構(gòu)的數(shù)字重構(gòu),生成與室內(nèi)試驗尺寸相同的瀝青混合料三維離散元虛擬試件。其次,根據(jù)試驗溫度和破壞模式選取合適的細觀接觸模型,設(shè)計瀝青砂漿試驗獲取細觀參數(shù)。由瀝青砂漿劈裂試驗以及單軸蠕變試驗獲取不同溫度下的宏觀彈性與粘彈性參數(shù),并驗證Burgers粘彈性模型的溫度和荷載適用區(qū)間,由宏觀與細觀參數(shù)的轉(zhuǎn)化關(guān)系獲得瀝青砂漿內(nèi)部單元、瀝青砂漿與集料單元之間、集料單元之間的細觀參數(shù)。最后,模擬瀝青混合料低溫斷裂試驗,觀察試件的開裂與裂縫擴展特征,分析三點彎曲小梁試件的內(nèi)在斷裂機理和影響因素；模擬四點彎曲疲勞試驗,觀察試件內(nèi)部應力應變實時變化狀態(tài),分析疲勞開裂機理,分析不同級配對虛擬疲勞壽命的影響；模擬縮減時間下的單軸蠕變試驗,其中蠕變試驗的一二階段采用無損傷的Burgers粘彈性模型模擬,針對第三階段的蠕變損傷是通過引入損傷因子實現(xiàn)材料參數(shù)的衰減,從而引起材料的劣化,最后實現(xiàn)蠕變損傷。結(jié)果表明：集料體積分數(shù)、砂漿的粘結(jié)強度、溫度、細觀接觸模型、加載應力、加載方式等對瀝青混合料的高低溫以及疲勞性能均有顯著影響。
[Abstract]:Asphalt mixture is an anisotropic multiphase composite with complex physical and mechanical properties related to temperature. The internal structure of asphalt mixture is analyzed on macroscopic scale. The characteristics and mechanism of deformation are difficult. Discrete element can simulate the mesoscopic structure of asphalt mixture in laboratory test by virtue of its advantages in dealing with discontinuous medium and large deformation of materials. In this paper, based on discrete element method, the indoor performance of asphalt mixture from low temperature to high temperature is studied, and the high and low temperature and fatigue properties of asphalt mixture are analyzed from the point of view of meso-mechanics. The main steps are as follows: first. The volume fraction of coarse aggregate above 2.36 mm per grade and the aggregate below 2.36 mm of asphalt mortar are derived from aggregate gradation, oil stone ratio and void ratio. The density calculation formula of mineral powder and asphalt), the aggregate is put into the virtual specimen with the equal diameter ball unit in advance, and then the volume fraction of aggregate is checked with the mineral aggregate clearance rate. The geometric information after calibration is extracted as the initial parameter to generate polyhedron aggregate. Based on the algorithm of generating irregular polyhedron aggregate, the actual distribution of the void in indoor specimen is combined. Digital reconstruction of 3D structure of asphalt mixture is carried out to generate 3D discrete element virtual specimen of asphalt mixture with the same size as indoor test. Secondly, appropriate mesoscopic contact model is selected according to test temperature and failure mode. The macro elastic and viscoelastic parameters at different temperatures were obtained from asphalt mortar splitting test and uniaxial creep test. The temperature and load applicable range of Burgers viscoelastic model were verified. The internal units of asphalt mortar and the units of asphalt mortar and aggregate were obtained from the transformation relationship between macro and meso parameters. Finally, simulate the low-temperature fracture test of asphalt mixture, observe the crack and crack propagation characteristics of the specimen, analyze the internal fracture mechanism and influencing factors of three-point bending trabeculae. The four point bending fatigue test was simulated to observe the real time variation of stress and strain, to analyze the mechanism of fatigue cracking, and to analyze the effect of different grades on virtual fatigue life. Uniaxial creep tests were simulated under reduced time, in which one and two stages of creep tests were simulated by Burgers viscoelastic model without damage. In view of the creep damage in the third stage, the material parameter is attenuated by introducing the damage factor, which leads to the deterioration of the material and finally the creep damage. The results show that the volume fraction of aggregate and the bond strength of mortar are obtained. Temperature, meso contact model, loading stress and loading mode have significant effects on the high and low temperature and fatigue properties of asphalt mixture.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U414

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬紅全,王穎;改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的措施[J];交通科技與經(jīng)濟;2003年02期

2 唐世紅 ,趙福祥 ,孫興平;淺談瀝青混合料的再生及設(shè)備[J];工程機械;2004年01期

3 君潔;21世紀的瀝青混合料公路[J];交通世界;2004年04期

4 俊杰;歐洲瀝青混合料的標準化[J];交通世界;2004年09期

5 李祝龍,丁小軍,趙述曾,吳德平;瀝青混合料應用中的環(huán)境保護[J];交通運輸工程學報;2004年04期

6 Elk Richter,Willi Dietrich;復合式瀝青混合料修復與筑路新設(shè)備[J];工程機械;2005年01期

7 王艷麗;;改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的措施[J];黑龍江交通科技;2006年02期

8 孫朝云;沙愛民;姚秋玲;張惠玲;;瀝青混合料自動檢測系統(tǒng)研究[J];儀器儀表學報;2006年04期

9 王穎;王永生;;淺析纖維對瀝青混合料的作用[J];交通科技與經(jīng)濟;2006年04期

10 陳為成;張玉斌;;SMA瀝青混合料在亳阜高速公路中的應用[J];交通標準化;2006年10期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張成功;;溫拌瀝青混合料施工應用[A];全國城市公路學會第二十次學術(shù)年會論文集[C];2011年

2 邱峰濤;王嘵建;鄭鑫;;溫拌瀝青混合料概述[A];第十屆中國科協(xié)年會論文集（四）[C];2008年

3 袁曉宇;湯文輝;張若棋;;瀝青混合料本構(gòu)方程理論分析[A];第五屆全國爆炸力學實驗技術(shù)學術(shù)會議論文集[C];2008年

4 張成功;任立忠;;溫拌瀝青混合料應用技術(shù)探討[A];全國城市公路學會第十八屆學術(shù)年會論文集[C];2009年

5 楊圣楓;楊新華;陳傳堯;;粒徑和骨料級配對瀝青混合料流變行為的影響[A];中國力學學會學術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

6 蔡緒梅;王芳;;利用試驗數(shù)據(jù)有效指導瀝青混合料生產(chǎn)[A];公路交通與建設(shè)論壇（2009）[C];2010年

7 丁育青;劉海;湯文輝;冉憲文;;一種瀝青混合料在沖擊載荷下的動態(tài)本構(gòu)關(guān)系[A];第六屆全國爆炸力學實驗技術(shù)學術(shù)會議論文集[C];2010年

8 宋曉燕;李源淵;周衛(wèi)峰;;溫拌瀝青混合料的性能及工程應用研究[A];第十三屆中國科協(xié)年會第19分會場-公路在綜合交通運輸體系中的地位和作用研討會論文集[C];2011年

9 吳建昌;;熱鋪瀝青混合料變異分析與控制[A];中國公路學會2002年學術(shù)交流論文集[C];2002年

10 喻光華;喻榮華;黃善華;曾輝;;瀝青混合料施工配篩[A];中國公路學會2003年學術(shù)年會論文集[C];2003年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 黃繼匯;殼牌在華推出瀝青混合料業(yè)務[N];中國證券報;2008年

2 雨文;殼牌在華啟動瀝青混合料業(yè)務[N];中國建材報;2008年

3 記者 栗清振;殼牌在中國推出瀝青混合料業(yè)務[N];中國石油報;2008年

4 周中華;瀝青混合料力學機理研究取得突破[N];中國交通報;2007年

5 馬昭;兩項研究成果國內(nèi)領(lǐng)先[N];西安日報;2007年

6 李寶凡邋記者 王迪;瀝青混合料再生修補車標準鞍山制定[N];鞍山日報　;2007年

7 李錚;環(huán)保瀝青混合料扮靚長安街[N];科技日報;2009年

8 項煜虹;長安街披上環(huán)保衣[N];大眾科技報;2009年

9 郭少言 劉嶄;西安公路院成功研制瀝青混合料微波加熱車[N];中國交通報;2010年

10 首席記者 齊澤萍;我省溫拌瀝青混合料技術(shù)達國際先進水平[N];山西經(jīng)濟日報;2011年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 丁彪;考慮加載歷史的瀝青混合料疲勞損傷性能研究[D];長安大學;2015年

2 王毅;瀝青混合料細觀疲勞機制與疲勞預估模型研究[D];長安大學;2015年

3 王聰;基于CT技術(shù)的瀝青混合料均勻性及最佳瀝青用量研究[D];大連海事大學;2015年

4 侯明昊;水—溫耦合作用對瀝青混合料性能影響及防治措施研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 董雨明;硬質(zhì)瀝青及其混合料流變特性與低溫性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

6 陳劍華;MA用混合瀝青觸變及老化特性的多尺度研究與應用[D];華南理工大學;2015年

7 張蕾;基于細觀分析的瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

8 劉建勛;溫拌瀝青混合料施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];長安大學;2010年

9 呂得保;瀝青混合料施工溫度控制研究[D];吉林大學;2011年

10 苑苗苗;基于數(shù)字散斑相關(guān)方法的瀝青混合料疲勞破壞機理研究[D];華南理工大學;2013年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 陳思宇;基于芯樣性能的瀝青混合料均勻性分析[D];華南理工大學;2015年

2 趙大勇;基于灰色關(guān)聯(lián)分析的瀝青混合料紫外線老化影響因素研究[D];西安建筑科技大學;2015年

3 化高偉;抗紫外光添加劑對改善瀝青及瀝青混合料路用性能的對比研究[D];西安建筑科技大學;2015年

4 李正道;大粒徑透水性瀝青混合料組成設(shè)計及適用性研究[D];鄭州大學;2015年

5 蘇沛;基于離散元法的瀝青混合料真空壓實特性研究[D];長安大學;2015年

6 張軻;瀝青混合料松散破壞研究[D];長安大學;2015年

7 宋靜靜;不同拌和類型瀝青混合料能耗排放研究[D];長安大學;2015年

8 楊茜;瀝青路面用棉秸稈纖維的制備及性能研究[D];長安大學;2015年

9 金浩;抗車轍劑/新型橡膠粉復合改性瀝青混合料技術(shù)性能研究[D];長安大學;2015年

10 張東陽;瀝青混合料粘彈性連續(xù)損傷疲勞特性研究[D];長安大學;2015年

，

本文編號：1404412