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

【摘要】：瀝青混合料是一種復雜的強粘結(jié)顆粒體系,具有明顯的非線性力學特征。較連續(xù)介質(zhì)力學法而言,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,同時可以量化瀝青混合料受載過程中的內(nèi)部應力,更適合模擬瀝青混合料的力學行為。 當前大多數(shù)問題已經(jīng)可以通過二維離散元模型來解決,但二維離散元法難以模擬瀝青混合料復雜的內(nèi)部結(jié)構,也無法真實地反應其粘彈性性質(zhì)。本文基于CT技術和數(shù)字圖像處理手段,采用三維離散元軟件PFC3D對瀝青混合料高低溫性能及抗剪性能進行數(shù)值模擬研究,同時結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標,探究瀝青混合料細微觀結(jié)構對其力學性能的影響效應。 本文基于CT技術和數(shù)字圖像處理手段,介紹并實現(xiàn)了瀝青混合料三維離散元重構及數(shù)值模擬過程。其中集料采用實際邊界,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、高溫單軸壓縮試驗、單軸貫入試驗以及單軸靜態(tài)蠕變試驗,同時結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標,分析了瀝青混合料細微觀結(jié)構特征與宏觀力學性能之間的關系,并通過室內(nèi)試驗加以驗證。然后基于室內(nèi)試驗結(jié)果,對比分析了三維離散元模擬與二維離散元模擬的不同,并對其各自的適用性進行了分析。本文最后分析了三維離散元模擬過程中幾何模型、模型參數(shù)以及荷載邊界條件對數(shù)值模擬結(jié)果的影響。 研究結(jié)果表明：通過CT技術及數(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試驗,結(jié)合瀝青混合料整體均勻性指標,可以建立瀝青混合料細微觀結(jié)構與宏觀力學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性能的變異性具有正相關性。相比于二維離散元法,三維離散元法更適合對瀝青混合料的力學性能進行研究。在三維離散元建模過程中,幾何模型、模型參數(shù)以及荷載邊界條件均會對模擬結(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.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U414

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本文編號：1911909