瀝青路面損傷問題一直是道路領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于瀝青混合料屬于非均勻材料,其內(nèi)部包含瀝青、礦粉、集料和空隙等不同特性的成分,傳統(tǒng)基于宏觀唯象理論的路面力學(xué)分析方法難以有效地考慮混合料內(nèi)部各成分之間的相互作用行為,也無法準(zhǔn)確地描述瀝青路面的損傷特性。為了揭示瀝青路面的黏彈性損傷機(jī)理,實(shí)現(xiàn)對路面開裂行為的準(zhǔn)確預(yù)測,本研究建立了二維多尺度有限元分析模型,考慮了瀝青路面的細(xì)觀結(jié)構(gòu)和宏觀受力特點(diǎn),對路面結(jié)構(gòu)在不同尺度下的受力狀態(tài)進(jìn)行了模擬,并且對路面結(jié)構(gòu)中的水平應(yīng)力分布和損傷分布進(jìn)行了系統(tǒng)的研究:(1)借助數(shù)字圖像處理技術(shù)建立了瀝青混合料的二維細(xì)觀尺度有限元模型。為保證模型的準(zhǔn)確性,對瀝青混合料試件的真實(shí)截面圖像進(jìn)行了處理。采用中值濾波處理、分段線性灰度變換、基于標(biāo)記符的分水嶺分割和基于經(jīng)典的Douglas-Peucker算法的多邊形逼近等手段獲取了瀝青混合料內(nèi)部粗集料分布特性,并討論和驗(yàn)證了以上處理手段的有效性。(2)利用有限元軟件ABAQUS在軸對稱坐標(biāo)系下建立了瀝青路面宏觀尺度和細(xì)觀尺度有限元模型。在細(xì)觀尺度下,定義能夠表征瀝青混合料宏觀力學(xué)特性的最小體積單元為代表性體積單元(RVE)。在...

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 基于傳統(tǒng)力學(xué)方法的瀝青路面開裂問題研究
        1.2.2 基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析方法研究
        1.2.3 基于多尺度分析的瀝青路面力學(xué)響應(yīng)問題研究
        1.2.4 基于黏結(jié)單元的瀝青路面損傷行為研究
    1.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術(shù)路線
2 室內(nèi)試驗(yàn)材料性能及試件制備
    2.1 材料性能指標(biāo)
        2.1.1 瀝青基本性能
        2.1.2 集料和礦粉基本性能
    2.2 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)
        2.2.1 瀝青混合料級配
        2.2.2 瀝青混合料最佳瀝青用量確定
    2.3 瀝青砂漿配合比設(shè)計(jì)
        2.3.1 瀝青砂漿級配
        2.3.2 瀝青砂漿最佳瀝青用量確定
    2.4 實(shí)驗(yàn)室試件制備
        2.4.1 動態(tài)模量試驗(yàn)試件制備
        2.4.2 半圓形彎拉試驗(yàn)試件制備
    2.5 本章小結(jié)
3 細(xì)觀尺度有限元模型建立
    3.1 瀝青混合料截面數(shù)字圖像采集
    3.2 數(shù)字圖像處理
        3.2.1 圖像濾波
        3.2.2 灰度變換
        3.2.3 形態(tài)學(xué)處理
        3.2.4 圖像分割
        3.2.5 多邊形逼近
    3.3 有限元模型建立
    3.4 本章小結(jié)
4 多尺度有限元模型結(jié)構(gòu)信息以及參數(shù)確定
    4.1 多尺度有限元模型結(jié)構(gòu)信息
        4.1.1 宏觀尺度模型
        4.1.2 細(xì)觀尺度模型
    4.2 多尺度有限元模型參數(shù)確定
        4.2.1 細(xì)觀尺度模型黏彈性參數(shù)
        4.2.2 細(xì)觀尺度模型斷裂參數(shù)
        4.2.3 細(xì)觀尺度模型參數(shù)匯總
        4.2.4 宏觀尺度模型黏彈性參數(shù)
        4.2.5 宏觀尺度模型參數(shù)匯總
    4.3 本章小結(jié)
5 瀝青路面損傷多尺度分析
    5.1 多尺度分析過程
    5.2 多尺度分析結(jié)果
        5.2.1 分析(1):瀝青路面水平應(yīng)力分布
        5.2.2 分析(2):黏結(jié)單元僅發(fā)生正向開裂
        5.2.3 分析(3):黏結(jié)單元發(fā)生正向和切向混合開裂
        5.2.4 分析(4):蠕變加載結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
6 考慮溫度場影響的瀝青路面損傷多尺度分析
    6.1 熱力學(xué)基本原理和有限元溫度場建立
        6.1.1 熱力學(xué)基本原理
        6.1.2 多尺度有限元模型熱傳導(dǎo)分析預(yù)定義
        6.1.3 熱傳導(dǎo)分析參數(shù)
        6.1.4 宏觀和細(xì)觀尺度溫度場分布結(jié)果
    6.2 考慮溫度場影響的瀝青路面損傷多尺度分析結(jié)果
        6.2.1 分析(1):瀝青路面水平應(yīng)力分布
        6.2.2 分析(2):瀝青路面損傷分布
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及參與科研項(xiàng)目情況
致謝



本文編號：3820720