【摘要】：瀝青混合料的各向異性一直是道路工作者非常關(guān)心的問題。長久以來,由于測試手段和力學(xué)分析方法的限制,該問題并未得到充分的討論。目前,在我國瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計中,路面各層材料均假定為各向同性。這一假定雖然簡化了計算過程,方便了力學(xué)響應(yīng)的求解,但是由集料顆粒組成的瀝青混合料、級配碎石等能否被看作為各向同性材料一直被人們所懷疑。本文緊扣引起瀝青混合料各向異性的內(nèi)、外在因素,首先通過X-Ray CT、Mimics以及Matlab軟件對瀝青混合料進行掃描,利用圖像處理技術(shù)和組構(gòu)張量理論分析瀝青混合料各向異性微觀指標(35)與混合料中粗集料和空隙的數(shù)量、扁平率和長軸取向的關(guān)系。同時,為進一步拓展瀝青混合料各向異性在實際工程中的應(yīng)用,本文利用線性規(guī)劃求解和改進的配置方法理論,求得瀝青瑪蹄脂的主曲線和Prony級數(shù)模型,從而將其黏彈性參數(shù)應(yīng)用于后續(xù)的數(shù)值模擬試驗中�；跒r青混合料掃描圖像完成二維和三維模型的重構(gòu),并利用二維數(shù)值模型進行不同加載方向的間接拉伸試驗,揭示各向異性微觀評價指標與力學(xué)指標的關(guān)系。針對三維數(shù)值模型,在沿水平和豎直方向切割等尺寸的模型后,分別進行動態(tài)模量試驗、單軸拉伸試驗和間接拉伸試驗的數(shù)值模擬試驗。同時,進一步利用數(shù)值模擬的優(yōu)勢從不同方向的動態(tài)模量和應(yīng)力應(yīng)變分布情況來全面地研究瀝青混合料的各向異性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)集料和空隙的形狀、大小、長軸取向和扁平率都是影響瀝青混合料各向異性的關(guān)鍵因素。瀝青混合料在受壓時橫向和豎向上具有明顯的性質(zhì)差異,并且隨著應(yīng)力的增加各向異性也更為顯著�；旌狭现屑虾涂障对谪Q向和橫向上形態(tài)特征與分布的不同,是造成這種差異的根本原因。本文的研究方法與內(nèi)容既繼承了連續(xù)性介質(zhì)力學(xué)計算效率的優(yōu)勢,也能準確地描述微觀結(jié)構(gòu)分布對材料宏觀響應(yīng)的影響,為揭示瀝青混合料的各向異性問題提供了重要的工具。同時,車轍、裂縫和疲勞等典型病害在考慮了各向異性的影響后,亦會得到更為合理的解釋。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U414
【圖文】：

采用圖1.1 的方法，在旋轉(zhuǎn)壓實成型的瀝青混合料試件內(nèi)部鉆取較小尺寸試件進行試驗。結(jié)果表明，壓縮狀態(tài)下瀝青混合料不同方向的模量具有明顯差異，而拉伸模量在不同方向上幾乎沒有差異。由此研究人員得出瀝青混合料的各向異性只在壓縮狀態(tài)下出現(xiàn)，拉伸條件下可認為其是各向同性。而且，Underwood 等人通過在不同溫度、不同應(yīng)力水平下的混合料模量測試還發(fā)現(xiàn)溫度和應(yīng)力也對瀝青混合料的各向異性產(chǎn)生一定的影響，并指出當(dāng)溫度上升到 50℃或壓應(yīng)力提高到 275kPa 時，混合料豎向與水平向的模量比接近 1.8。因此他們指出，高溫和高壓應(yīng)力水平也是引起混合料顯著各向異性的重要因素，

EvEh121 2向試件= α圖 1.1 同一方向不同試件的模量測試Fig 1.1 Modulustestof differentspecimensin the samedirecti和 Braham[15]在 2008 年也采用圖 1.2 所示的試件鉆取壓縮復(fù)數(shù)模量、壓縮蠕變?nèi)崃�、拉伸強度和斷裂能，壓縮復(fù)數(shù)模量和蠕變?nèi)崃�，而拉伸強度和斷裂能在�?2 年，東南大學(xué)的鞠達和李昶[6]在高為 145mm，直的瀝青混合料中，分別沿豎向和水平向鉆取等尺寸的抗壓回彈模量，結(jié)果表明 15℃時的水平方向模量大試件

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研究生學(xué)位論文（4）利用圖像重構(gòu)軟件 Mimics 對連續(xù)多張的瀝青混合料 CT 掃描圖像進行處理（包括圖像分割與形態(tài)學(xué)操作），從而完成瀝青混合料三維模型的重構(gòu)。隨后，在網(wǎng)格劃分軟件 3-Matic 中對瀝青混合料進行平滑操作并分別沿著豎直和水平方向在大體積三維模型中切割出等尺寸的兩個小圓柱體模型，對切割后的圓柱體模型進行面網(wǎng)格和體網(wǎng)格的劃分，從而完成計算所需的瀝青混合料三維數(shù)值模型的構(gòu)建，并再次利用 Mimics 軟件完成材料屬性的賦值。最后，在有限元軟件中對瀝青混合料的三維數(shù)值模型，進行單軸拉伸和單軸動態(tài)壓縮數(shù)值模擬試驗，并以模型中應(yīng)變的分布表征各向異性程度，從宏觀角度分析瀝青混合料在橫向和豎向上力學(xué)行為的差異。1.3.3 技術(shù)路線本文的技術(shù)路線圖，如下圖 1.3 所示。瀝青混合料樣本

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5 柳絮恒 王輝;為祖國鋪發(fā)展大道為人民筑致富之路[N];科技日報;2005年

6 本報記者 韓慶s

本文編號：2770664