半剛性基層瀝青路面在我國被廣泛應(yīng)用,但由于其固有的反射裂縫,高昂的后期養(yǎng)護(hù)成本以及相對較短的使用壽命,使得半剛性基層瀝青路面具有更高的全壽命周期費(fèi)用,也與綠色可持續(xù)發(fā)展的理念背道而馳。另一方面,柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)相較于半剛性基層路面結(jié)構(gòu)盡管具有較少的集料消耗量,較低的維修養(yǎng)護(hù)成本,以及普遍更長的服務(wù)壽命等優(yōu)點(diǎn),但國內(nèi)關(guān)于柔性結(jié)構(gòu)的路面設(shè)計(jì)理論與工程經(jīng)驗(yàn)卻相對匱乏。因此,研究柔性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特點(diǎn),尤其是疲勞、車轍的長期性能發(fā)展規(guī)律對于柔性基層路面結(jié)構(gòu)在國內(nèi)的推廣與應(yīng)用具有重要的意義。首先,本文從瀝青混合料的粘彈-粘塑-損傷本構(gòu)模型出發(fā),總結(jié)與對比當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于瀝青混合料本構(gòu)模型的研究成果,研究瀝青路面在疲勞與車轍發(fā)展過程的材料的力學(xué)性質(zhì)的變化。其次,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對混合料的粘彈-粘塑-損傷本構(gòu)模型進(jìn)行改進(jìn)與簡化,并利用簡單可行的室內(nèi)試驗(yàn),對瀝青混合料的本構(gòu)模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。此外,本文通過將瀝青混合料復(fù)雜本構(gòu)模型編入有限元軟件ABAQUS的用戶材料子程序UMAT的方法實(shí)現(xiàn)對本構(gòu)模型的進(jìn)行數(shù)值應(yīng)用。之后,本文對影響瀝青路面的疲勞與車轍發(fā)展顯著的溫度與荷載進(jìn)行深度研究,系... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

微分型本構(gòu)模型常見形式：（a）

第一章緒論5（a）（b）圖1-1微分型本構(gòu)模型常見形式：（a）Burgers模型；（b）廣義Maxwell模型圖1-2：材料的粘彈塑性行為瀝青混合料在低應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生粘彈性應(yīng)變隨荷載卸載后，多能夠逐漸恢復(fù)，但在高應(yīng)力、應(yīng)變的荷載條件下，瀝青混合料的粘彈性行為顯示出如圖1-2所示的較強(qiáng)的非線性特征，并產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形。Schapery，Park等學(xué)者最早開展有關(guān)非線性粘彈性的本構(gòu)模型的研究，并成功將理論應(yīng)用在多聚物的研究中[15,16,17]。Kim,little在Schapery的研究基礎(chǔ)上，將其理論應(yīng)用至瀝青混合料的研究中[18]，形式如下所示：ε(t)=0(,)0()+1(,)∫()2(,)()0（1.6）隨著研究者對于非線性粘彈性行為的認(rèn)識逐漸深入，發(fā)現(xiàn)單純的非線性粘彈性的表達(dá)式雖對一維問題能夠給出較滿意的解答，但對于以瀝青混合料為代表的各向異性材料，非線性粘彈性響應(yīng)方程無法解釋材料在高應(yīng)力條件下變形的方向性問題。于是研究者在粘彈性的基礎(chǔ)上，將塑性力學(xué)中的屈服條件，屈服面的概念應(yīng)用至瀝青混合料的研究中，Perzyna[19]在Drucker–Prager塑性模型的基礎(chǔ)上，提出了一種Perzyna粘塑性形式。隨后，Samer，Lytton等人將Perzyna塑性模型與線性粘彈性模型結(jié)合，提出一種擴(kuò)展Drucker-Prager模型，能夠較為準(zhǔn)確的描述瀝青混合料的高應(yīng)力，大變形條件的下響應(yīng)行為[20]。

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文8得輪胎滾動(dòng)過程中與路面的相互作用更為有效[44]。Narasimha在前人研究的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的總結(jié)了輪胎的二維與三維的建模方法以及輪胎結(jié)構(gòu)各組成的本構(gòu)模型的合理形式[45]。圖1-3規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)荷載模型1.3存在的問題目前我國的瀝青路面設(shè)計(jì)方法主要針對在我國被廣泛應(yīng)用的半剛性基層瀝青路面，對于柔性基層結(jié)構(gòu)的適用性較差。其他國家地區(qū)的路面設(shè)計(jì)方法如MEPDG力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法，AI設(shè)計(jì)方法，雖針對柔性基層路面，但其參數(shù)往往基于根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑囼?yàn)路數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，當(dāng)氣候、地質(zhì)、材料等因素變化時(shí)，不可避免的產(chǎn)生不同程度不適用性。而完全拋開經(jīng)驗(yàn)法的力學(xué)設(shè)計(jì)方法雖然能夠避免由結(jié)構(gòu)，材料，氣候等因素產(chǎn)生的不適用型，但力學(xué)設(shè)計(jì)方法若要進(jìn)行應(yīng)用，需要綜合考慮諸多因素的影響，現(xiàn)階段的應(yīng)用尚不成熟。從力學(xué)角度進(jìn)行路面的長期性能分析主要涉及路面材料本身的力學(xué)性質(zhì)以及環(huán)境、荷載對于路面的影響。從路面材料本身力學(xué)性質(zhì)的角度，目前粘彈-粘塑-損傷本構(gòu)模型已經(jīng)在材料領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用，但關(guān)于材料本構(gòu)模型的研究更多的還是局限于材料領(lǐng)域，將復(fù)雜的本構(gòu)模型應(yīng)用至路面的結(jié)構(gòu)分析的研究相對較少；而另一方面，關(guān)于路面的溫度場，車輛-路面的相互作用等方面的研究也均較為獨(dú)立，少有研究者將多種因素進(jìn)行綜合考慮。因此將路面溫度場，輪胎-路面相互作用的研究成果進(jìn)行綜合運(yùn)用，并分析其對于瀝青混合料復(fù)雜的本構(gòu)模型的綜合影響，獲得路面在環(huán)境荷載作用下的響應(yīng)狀態(tài)與長期響應(yīng)的衰變規(guī)律，將是本文研究的重點(diǎn)與主要內(nèi)容。1.4研究內(nèi)容與技術(shù)路線1.4.1主要研究內(nèi)容與研究思路本文在材料方面將首先從瀝青混合料的材料特點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的研究瀝青混合料的本構(gòu)模型，推導(dǎo)本構(gòu)模型的數(shù)值應(yīng)用形式，編制有限元軟件ABAQUS的用戶材料子程

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]輪胎復(fù)雜接觸荷載作用下的路面永久變形研究[D]. 閆天昊.東南大學(xué) 2017
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[3]瀝青路面溫度場的數(shù)值模型研究[D]. 王芳芳.長安大學(xué) 2015
[4]水泥穩(wěn)定碎石基層熱物性參數(shù)研究[D]. 蔣默識.長安大學(xué) 2012



本文編號：3384151