本文選題：瀝青混合料 + CT技術(shù)��； 參考：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：瀝青混合料是一種復(fù)雜的強(qiáng)粘結(jié)顆粒體系,具有明顯的非線性力學(xué)特征。較連續(xù)介質(zhì)力學(xué)法而言,離散單元法考慮到了瀝青混合料的顆粒體系與非線性特征,同時(shí)可以量化瀝青混合料受載過(guò)程中的內(nèi)部應(yīng)力,更適合模擬瀝青混合料的力學(xué)行為。 當(dāng)前大多數(shù)問(wèn)題已經(jīng)可以通過(guò)二維離散元模型來(lái)解決,但二維離散元法難以模擬瀝青混合料復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),也無(wú)法真實(shí)地反應(yīng)其粘彈性性質(zhì)。本文基于CT技術(shù)和數(shù)字圖像處理手段,采用三維離散元軟件PFC3D對(duì)瀝青混合料高低溫性能及抗剪性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究,同時(shí)結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標(biāo),探究瀝青混合料細(xì)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其力學(xué)性能的影響效應(yīng)。 本文基于CT技術(shù)和數(shù)字圖像處理手段,介紹并實(shí)現(xiàn)了瀝青混合料三維離散元重構(gòu)及數(shù)值模擬過(guò)程。其中集料采用實(shí)際邊界,并賦予接觸粘結(jié)模型及Burgers粘彈性模型,分別模擬了瀝青混合料低溫劈裂試驗(yàn)、高溫單軸壓縮試驗(yàn)、單軸貫入試驗(yàn)以及單軸靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn),同時(shí)結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標(biāo),分析了瀝青混合料細(xì)微觀結(jié)構(gòu)特征與宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系,并通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)加以驗(yàn)證。然后基于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)比分析了三維離散元模擬與二維離散元模擬的不同,并對(duì)其各自的適用性進(jìn)行了分析。本文最后分析了三維離散元模擬過(guò)程中幾何模型、模型參數(shù)以及荷載邊界條件對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響。 研究結(jié)果表明：通過(guò)CT技術(shù)及數(shù)字圖像處理手段可以方便地獲取瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,三維離散單元法可以用于模擬瀝青混合料的宏觀力學(xué)試驗(yàn),結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標(biāo),可以建立瀝青混合料細(xì)微觀結(jié)構(gòu)與宏觀力學(xué)性能變異性之間的聯(lián)系。瀝青混合料的整體均勻性與其高低溫力學(xué)性能的變異性具有正相關(guān)性。相比于二維離散元法,三維離散元法更適合對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性能進(jìn)行研究。在三維離散元建模過(guò)程中,幾何模型、模型參數(shù)以及荷載邊界條件均會(huì)對(duì)模擬結(jié)果有不同程度的影響。
[Abstract]:Asphalt mixture is a kind of complex strongly bonded particle system with obvious nonlinear mechanical characteristics. Compared with the continuum mechanics method, the discrete element method takes into account the particle system and nonlinear characteristics of asphalt mixture, and can quantify the internal stress in the course of asphalt mixture loading, so it is more suitable to simulate the mechanical behavior of asphalt mixture. Most of the problems can be solved by two-dimensional discrete element model, but the two-dimensional discrete element method can not simulate the complex internal structure of asphalt mixture, nor can it truly reflect the viscoelastic properties of asphalt mixture. Based on CT technology and digital image processing, this paper uses 3D discrete element software PFC3D to simulate the high and low temperature performance and shear resistance of asphalt mixture, and combines the whole uniformity index of asphalt mixture. To explore the effect of fine microstructure of asphalt mixture on its mechanical properties. Based on CT technology and digital image processing, the reconstruction and numerical simulation process of asphalt mixture 3D discrete element are introduced and realized in this paper. The aggregate adopts the actual boundary, and the contact bond model and Burgers viscoelastic model are given to simulate the bituminous mixture at low temperature splitting test, high temperature uniaxial compression test, uniaxial penetration test and uniaxial static creep test, respectively. At the same time, the relationship between fine microstructure and macroscopic mechanical properties of asphalt mixture is analyzed, which is verified by laboratory tests. Then, based on the results of laboratory tests, the differences between three-dimensional and two-dimensional discrete-time element simulations are compared and their applicability is analyzed. Finally, the effects of geometric model, model parameters and load boundary conditions on the numerical simulation results are analyzed. The results show that the internal structure information of asphalt mixture can be easily obtained by means of CT and digital image processing, and the three-dimensional discrete element method can be used to simulate the macroscopic mechanical test of asphalt mixture. The relationship between the fine microstructure of asphalt mixture and the variation of macroscopic mechanical properties can be established by combining the overall uniformity index of asphalt mixture. The overall uniformity of asphalt mixture is positively correlated with the variability of its mechanical properties at high and low temperatures. Compared with the two-dimensional discrete element method, the three-dimensional discrete element method is more suitable to study the mechanical properties of asphalt mixture. In the process of 3D discrete element modeling, geometric model, model parameters and load boundary conditions all have different effects on the simulation results.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U414

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本文編號(hào)：1911909