應變LAOS下瀝青非線性流變特征研究
發(fā)布時間：2021-12-11 21:49
目前,對于瀝青流變特征的研究主要集中在線性流變領域,然而瀝青在真實的使用環(huán)境中,其往往會承受比較大的荷載,此時瀝青表現出非線性流變特征,傳統(tǒng)的線性流變理論不再適用,需要非線性流變學方法表征瀝青的流變性能。此外,文獻研究表明,材料在疲勞過程中其應力輸出曲線會逐漸偏離標準正弦函數,從而使材料表現出非線性流變特征。因此,本研究基于大幅振蕩剪切試驗（LAOS）,利用傅里葉流變學理論和Lissajous曲線方法,對基質瀝青、聚氨酯（PU）改性瀝青、SBS改性瀝青、RTFOT老化瀝青和PAV老化瀝青的非線性流變特征開展系統(tǒng)研究,并將非線性流變學方法拓展至疲勞研究領域,明確基質瀝青和PU改性瀝青在大應變下的疲勞損傷特征。首先,根據應變掃描試驗確定線性流變區(qū)和非線性流變區(qū),從而確定LAOS試驗所施加的應變大小,對中海油70#基質瀝青、PU改性瀝青和SBS改性瀝青進行溫度掃描和頻率掃描,明確聚氨酯摻入對瀝青線性流變特征的影響。為探究油源和不同老化狀態(tài)對瀝青非線性流變特征的影響,選取德勝70#基質瀝青,對其進行旋轉薄膜加熱試驗（RTFOT）和壓力老化容器（PAV）加速瀝青老化試驗分別模擬瀝青的短期老化和長...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SAOS和LAOS對比示意圖[10]
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文6圖1-2傅里葉流變頻域譜示意圖[23]Wilhelm利用高性能模數轉換器(ADC)和特殊的傅里葉變換算法，建立了高精度的傅里葉流變學(FT-Rheology)學科，并提出用疊加的n次諧波與線性響應諧波的振幅比In/1和相位差Φn來定量描述材料的非線性粘彈響應的程度[24-26]。如果材料的輸出應力為非標準正弦曲線，那么其傅里葉變換得到的頻域譜中，I3/I1必定不為零，但僅通過肉眼觀察輸出應力曲線的形狀可能無法發(fā)現出明顯的偏離標準正弦函數的扭曲。因此，傅里葉變換流變學具有較高的靈敏度，傅里葉變換頻譜圖能夠有效地鑒別材料的非線性流變響應，同時，I3/I1是傅里葉流變學中最為常用的參數[27]。Hyun對比了軟凝膠和硬凝膠的非線性流變行為，發(fā)現硬凝膠的I3/I1隨應變增大而增大，到達平臺值后趨于穩(wěn)定，而軟凝膠的I3/I1會隨應變值先增大后減小再增大[28]。Jean基于傅里葉流變學理論研究了炭黑填充天然橡膠的非線性粘彈特性，結果表明，炭黑會分散在橡膠內部形成網絡結構，其應變增加對基體產生比較大的非線性流變貢獻，從而對I3/1隨應變的變化規(guī)律產生較大的影響[29]。Fleury基于傅里葉流變學理論對比了線型和長支鏈狀的聚乙烯非線性流變特征差異性，發(fā)現二者的長支鏈狀的聚乙烯I3/I1值更高，二者的I5/I1值則相差更大，傅里葉流變學方法能有效的區(qū)分兩種樣品之間的差異性[30]。耿延訓通過傅里葉流變學研究了乙�；{米纖維素水凝膠的結構轉變行為，結果表明Ca2+離子能加速凝膠非線性行為的發(fā)生，I3/I1隨應變的變化規(guī)律能反映出凝膠內部聚集與交聯網絡的形成，說明傅里葉流變學能在一定程度上反映出材料內部的微觀結構變化[31]。1.2.2.2應力分解法Cho利用應力的對稱性，(x,y)=(x,y)，其中x=，y=/，將?
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文8方法。此外，通過觀察Lissajous曲線形狀變化，可以獲得材料的特殊非線性流變特性，例如環(huán)內應變硬化、環(huán)內應變軟化和屈服等行為[22]。Ewoldt在切比雪夫應力分解和Lissajous曲線的基礎上定義了大應變模量LG，最小應變模量MG，最小應變速率動態(tài)粘度M，大應變速率動態(tài)粘度L，剛性/軟化比S以及增稠/剪切變稀比T，圖示和計算方法分別如圖1-3和式(1-11~1-16)所示[33]。圖1-3Lissajous曲線示意圖及參數定義[33]M13:03nnodddGnGeed===+(1-11)0(1)/2L13:(1)nnnoddGGee===++(1-12)(1)/2M13:01(1)3nnnodddnGvvd===+(1-13)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高性能聚氨酯透水混合料關鍵性能研究[J]. 李添帥,陸國陽,王大為,洪斌,譚憶秋,OESER Markus. 中國公路學報. 2019(04)
[2]基于累計耗散能量比的改性瀝青疲勞性能[J]. 孟勇軍,張肖寧. 華南理工大學學報(自然科學版). 2012(02)
博士論文
[1]烯烴嵌段共聚物非線性流變行為與結晶行為研究[D]. 聶智軍.上海交通大學 2017
[2]振蕩剪切流變學研究膠體懸浮體系的非晶液—固轉變[D]. 疏瑞文.華南理工大學 2014
[3]基于粘彈特性的瀝青疲勞—流變機理研究[D]. 單麗巖.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]乙�；{米纖維素水凝膠的微觀結構演變與非線性流變行為研究[D]. 耿延訓.江南大學 2019
[2]環(huán)氧瀝青結合料非線性流變性能研究[D]. 梁瑞.西北農林科技大學 2018
[3]適用于橋面鋪裝的聚氨酯（PU）改性瀝青及混合料性能研究[D]. 祁冰.長安大學 2018
[4]基于黏彈特性的瀝青損傷演化規(guī)律分析[D]. 田霜.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]大幅振蕩剪切荷載作用下瀝青流變特性研究[D]. 賀鴻森.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[6]聚氨酯（PU）改性瀝青的制備與性能研究[D]. 班孝義.長安大學 2017
[7]聚氨酯改性瀝青及其混合料的性能研究[D]. 舒睿.北京建筑大學 2016
[8]聚氨酯改性瀝青的性能研究[D]. 夏磊.中國石油大學(華東) 2016
[9]聚氨酯空隙彈性路面混合料的性能研究[D]. 孫銘鑫.東南大學 2016
[10]高填充炭黑/天然橡膠混煉膠及其凝膠的非線性黏彈行為研究[D]. 甘順昌.浙江大學 2016
本文編號：3535460
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：89 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
SAOS和LAOS對比示意圖[10]
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文6圖1-2傅里葉流變頻域譜示意圖[23]Wilhelm利用高性能模數轉換器(ADC)和特殊的傅里葉變換算法，建立了高精度的傅里葉流變學(FT-Rheology)學科，并提出用疊加的n次諧波與線性響應諧波的振幅比In/1和相位差Φn來定量描述材料的非線性粘彈響應的程度[24-26]。如果材料的輸出應力為非標準正弦曲線，那么其傅里葉變換得到的頻域譜中，I3/I1必定不為零，但僅通過肉眼觀察輸出應力曲線的形狀可能無法發(fā)現出明顯的偏離標準正弦函數的扭曲。因此，傅里葉變換流變學具有較高的靈敏度，傅里葉變換頻譜圖能夠有效地鑒別材料的非線性流變響應，同時，I3/I1是傅里葉流變學中最為常用的參數[27]。Hyun對比了軟凝膠和硬凝膠的非線性流變行為，發(fā)現硬凝膠的I3/I1隨應變增大而增大，到達平臺值后趨于穩(wěn)定，而軟凝膠的I3/I1會隨應變值先增大后減小再增大[28]。Jean基于傅里葉流變學理論研究了炭黑填充天然橡膠的非線性粘彈特性，結果表明，炭黑會分散在橡膠內部形成網絡結構，其應變增加對基體產生比較大的非線性流變貢獻，從而對I3/1隨應變的變化規(guī)律產生較大的影響[29]。Fleury基于傅里葉流變學理論對比了線型和長支鏈狀的聚乙烯非線性流變特征差異性，發(fā)現二者的長支鏈狀的聚乙烯I3/I1值更高，二者的I5/I1值則相差更大，傅里葉流變學方法能有效的區(qū)分兩種樣品之間的差異性[30]。耿延訓通過傅里葉流變學研究了乙�；{米纖維素水凝膠的結構轉變行為，結果表明Ca2+離子能加速凝膠非線性行為的發(fā)生，I3/I1隨應變的變化規(guī)律能反映出凝膠內部聚集與交聯網絡的形成，說明傅里葉流變學能在一定程度上反映出材料內部的微觀結構變化[31]。1.2.2.2應力分解法Cho利用應力的對稱性，(x,y)=(x,y)，其中x=，y=/，將?
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文8方法。此外，通過觀察Lissajous曲線形狀變化，可以獲得材料的特殊非線性流變特性，例如環(huán)內應變硬化、環(huán)內應變軟化和屈服等行為[22]。Ewoldt在切比雪夫應力分解和Lissajous曲線的基礎上定義了大應變模量LG，最小應變模量MG，最小應變速率動態(tài)粘度M，大應變速率動態(tài)粘度L，剛性/軟化比S以及增稠/剪切變稀比T，圖示和計算方法分別如圖1-3和式(1-11~1-16)所示[33]。圖1-3Lissajous曲線示意圖及參數定義[33]M13:03nnodddGnGeed===+(1-11)0(1)/2L13:(1)nnnoddGGee===++(1-12)(1)/2M13:01(1)3nnnodddnGvvd===+(1-13)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高性能聚氨酯透水混合料關鍵性能研究[J]. 李添帥,陸國陽,王大為,洪斌,譚憶秋,OESER Markus. 中國公路學報. 2019(04)
[2]基于累計耗散能量比的改性瀝青疲勞性能[J]. 孟勇軍,張肖寧. 華南理工大學學報(自然科學版). 2012(02)
博士論文
[1]烯烴嵌段共聚物非線性流變行為與結晶行為研究[D]. 聶智軍.上海交通大學 2017
[2]振蕩剪切流變學研究膠體懸浮體系的非晶液—固轉變[D]. 疏瑞文.華南理工大學 2014
[3]基于粘彈特性的瀝青疲勞—流變機理研究[D]. 單麗巖.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]乙�；{米纖維素水凝膠的微觀結構演變與非線性流變行為研究[D]. 耿延訓.江南大學 2019
[2]環(huán)氧瀝青結合料非線性流變性能研究[D]. 梁瑞.西北農林科技大學 2018
[3]適用于橋面鋪裝的聚氨酯（PU）改性瀝青及混合料性能研究[D]. 祁冰.長安大學 2018
[4]基于黏彈特性的瀝青損傷演化規(guī)律分析[D]. 田霜.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[5]大幅振蕩剪切荷載作用下瀝青流變特性研究[D]. 賀鴻森.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[6]聚氨酯（PU）改性瀝青的制備與性能研究[D]. 班孝義.長安大學 2017
[7]聚氨酯改性瀝青及其混合料的性能研究[D]. 舒睿.北京建筑大學 2016
[8]聚氨酯改性瀝青的性能研究[D]. 夏磊.中國石油大學(華東) 2016
[9]聚氨酯空隙彈性路面混合料的性能研究[D]. 孫銘鑫.東南大學 2016
[10]高填充炭黑/天然橡膠混煉膠及其凝膠的非線性黏彈行為研究[D]. 甘順昌.浙江大學 2016
本文編號：3535460
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/daoluqiaoliang/3535460.html
