發(fā)布時(shí)間：2021-02-23 10:16

　　半剛性基層瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式,裂縫是半剛性基層瀝青路面常見的病害之一,僅僅依靠室內(nèi)試驗(yàn)很難準(zhǔn)確地預(yù)估瀝青路面的開裂破壞情況。鑒于此,本文針對(duì)瀝青路面開裂問題,采用數(shù)值模擬的方法從細(xì)觀角度分析半剛性基層瀝青路面主要的開裂形式與影響裂縫擴(kuò)展的因素,旨在對(duì)今后半剛性基層瀝青路面抗裂性研究提供輔助手段。首先,基于Matlab編寫隨機(jī)骨料投放程序,生成密級(jí)配瀝青混凝土（AC）和瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）的隨機(jī)骨料投放模型,從骨料形狀、大小、分布等方面與CT掃描得到的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了隨機(jī)骨料投放模型的可行性。其次,通過編制Python程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)聚力單元的批量嵌入,結(jié)合生成的隨機(jī)骨料投放模型,建立二維瀝青混合料細(xì)觀斷裂模型。應(yīng)用ABAQUS軟件從細(xì)觀角度對(duì)瀝青混合料低溫開裂進(jìn)行數(shù)值模擬,將得到的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,二者具有較好的一致性,說明了瀝青混合料細(xì)觀斷裂仿真模型具有適用性。在此基礎(chǔ)上,研究了不同的骨料分布和骨料平均面積、預(yù)切口取向?qū)r青混合料低溫開裂性能的影響。接著對(duì)瀝青混合料因急劇降溫產(chǎn)生的溫縮裂縫及溫度疲勞裂縫進(jìn)行數(shù)值模擬,研究結(jié)果表明:溫縮裂縫的擴(kuò)展... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-9-(a)Ⅰ型(b)Ⅱ型(c)Ⅲ型圖2.1三種基本的裂紋擴(kuò)展形態(tài)2.1.2基于應(yīng)力強(qiáng)度因子的斷裂理論材料產(chǎn)生各種各樣的失穩(wěn)斷裂的原因主要是由于裂紋的存在造成的，裂紋的萌生和擴(kuò)展與裂紋尖端的應(yīng)力分布有關(guān)。很多時(shí)候，材料中的裂紋或缺陷降低了材料本身的極限強(qiáng)度，使其達(dá)不到原來完整材料的極限強(qiáng)度，就發(fā)生了裂紋擴(kuò)展。這類問題困擾了科學(xué)家好長(zhǎng)時(shí)間，直到Irwin引入了應(yīng)力強(qiáng)度因子的概念來表征裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)地強(qiáng)弱，該類問題才被很好地量化并解決。Ⅰ型裂紋的裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)可以表示成：1)-(22cos23sin2sin2)23sin2sin1(2cos2)23sin2sin1(2cos2rKrKrKxyyx其中：K—Ⅰ型裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子；r、—以裂紋尖端左邊為原點(diǎn)的極坐標(biāo)；Ⅱ型裂紋的裂縫尖端應(yīng)力場(chǎng)可以表示成：2)-(2)23sin2sin1(2cos223cos2cos2sin2)23cos2cos2(2sin2rKrKrKxyyx

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-13-裂縫尖端附近的彈性應(yīng)變能密度等于：20)-(2rSW其中：233222122112SKKKaKK裂紋起裂擴(kuò)展也可以用應(yīng)變能密度因子準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，但使用該準(zhǔn)則時(shí)必須基于兩個(gè)假設(shè):(1)裂紋的起裂方向由應(yīng)變能密度因子達(dá)到最小時(shí)的方向決定;(2)在這一方向上，當(dāng)最小應(yīng)變能密度因子達(dá)到臨界值時(shí)，裂紋開始擴(kuò)展[39]。相應(yīng)的斷裂判據(jù)可表示為CSS。2.2內(nèi)聚力模型簡(jiǎn)介典型的材料分離模型中有種叫內(nèi)聚力的模型，簡(jiǎn)稱CZM。材料斷裂的數(shù)值模擬使用CZM可以變得高效、便捷。近年來，它已被廣泛應(yīng)用于瀝青混合料的斷裂性能研究。內(nèi)聚力模型的突出之處就是可以消除裂紋尖端的應(yīng)力奇異性，它可以用來模擬材料在單調(diào)荷載作用下的斷裂過程，并且適用于有限元、離散元分析，無(wú)論是脆性材料或者是延性材料的斷裂數(shù)值模擬它均適用。2.2.1內(nèi)聚力理論內(nèi)聚力理論可以簡(jiǎn)述為：在裂縫擴(kuò)展過程中，裂縫尖端位置處存在一相對(duì)尺寸很小的內(nèi)聚力區(qū)域，并且該區(qū)域的范圍大小跟加載方式無(wú)關(guān)。研究表明，內(nèi)聚力區(qū)域內(nèi)，裂紋表面受到的應(yīng)力與裂紋面的張開位移具有函數(shù)關(guān)系，見式(2-21)和圖2.2所示。f21)-(2)(圖2.2內(nèi)聚力模型應(yīng)力-位移關(guān)系

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]瀝青路面半剛性基層反射裂縫危害及預(yù)防措施[J]. 代科,馬拉莫.  交通世界. 2020(Z1)
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[3]基于SCB試驗(yàn)的瀝青混合料低溫抗裂性研究[J]. 李萍,吳中,馬科,張雅莉.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2015(02)
[4]基于CT-連續(xù)加荷水泥乳化瀝青混凝土細(xì)觀損傷規(guī)律研究[J]. 閆小虎,楊華全,石妍,李明霞.  長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào). 2013(03)
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[7]基于內(nèi)聚力模型的瀝青混合料劈裂試驗(yàn)?zāi)M[J]. 張東,黃曉明,趙永利.  東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(06)
[8]采用數(shù)字圖像處理技術(shù)和內(nèi)聚力模型模擬瀝青混合料裂縫擴(kuò)展[J]. 陳記.  公路交通技術(shù). 2010(03)
[9]基于內(nèi)聚力模型的瀝青路面低溫縮裂研究[J]. 趙永利,張東.  公路交通科技. 2010(01)
[10]三維隨機(jī)多面體骨料生成和投放技術(shù)[J]. 楊新華,徐瑞,陳傳堯.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(08)

博士論文
[1]瀝青混合料開裂破壞行為的細(xì)觀尺度模擬[D]. 尹安毅.華中科技大學(xué) 2013
[2]基于X-ray CT和有限元方法的瀝青混合料三維重構(gòu)與數(shù)值試驗(yàn)研究[D]. 萬(wàn)成.華南理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石振動(dòng)攪拌技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 梁爽.東北林業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3047426