本文關(guān)鍵詞：考慮應(yīng)變率和界面效應(yīng)的瀝青混凝土動(dòng)態(tài)粘彈性特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)以多層彈性體系的靜力學(xué)分析為基礎(chǔ),路面結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與靜態(tài)分析較大差異,且瀝青材料具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng),因此,考慮應(yīng)變率和界面效應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)研究具有實(shí)際意義,可為路面設(shè)計(jì)提供依據(jù)。首先,基于Abaqus用戶材料子程序,編寫(xiě)了瀝青混凝土粘彈性本構(gòu)模型的VUMAT,并使用Abaqus自帶的Prony級(jí)數(shù)對(duì)其正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,提出一種試件圍壓試驗(yàn)方法,使室內(nèi)試驗(yàn)獲取的參數(shù)能適用于實(shí)際結(jié)構(gòu)分析。通過(guò)調(diào)整試件底面和四周彈簧剛度以及板-試件間的摩擦系數(shù),使室內(nèi)試件的頂面豎向變形值接近無(wú)限元邊界試件的計(jì)算結(jié)果。兩組標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件在0.2kN/s、0.5 kN/s和1kN/s加載速率下進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn),數(shù)據(jù)顯示應(yīng)力應(yīng)變曲線存在應(yīng)變率效應(yīng),并根據(jù)趨勢(shì)驗(yàn)證了圍壓體系對(duì)應(yīng)變率效應(yīng)的適用性。通過(guò)與新舊路基拼接工況的比較,驗(yàn)證了圍壓體系模擬差異支撐的可行性。再次,為了研究加載速率對(duì)瀝青混凝土的影響,建立率相關(guān)粘彈性參數(shù)公式并分析了其在道路工程中的應(yīng)用。通過(guò)不同加載速率下新舊瀝青混凝土的應(yīng)力松弛試驗(yàn),得到率相關(guān)的Burgers粘彈性參數(shù)公式,并對(duì)其通用性進(jìn)行了驗(yàn)證。基于Abaqus/VUMAT,編寫(xiě)得到率相關(guān)粘彈性動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型用戶材料子程序。在新建和已使用5年的瀝青路面上分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)承載板加載試驗(yàn),得到新建路面和舊路面不同病害處的動(dòng)態(tài)回彈彎沉數(shù)據(jù)。建立了輪胎-路面耦合作用的有限元模型,分析了不同車速下考慮率相關(guān)效應(yīng)瀝青路面的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。最后,使用便攜式落錘彎沉儀分別在土基、水泥混凝土基層和瀝青混凝土面層頂面進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的豎向動(dòng)態(tài)彎沉數(shù)據(jù)和有限元軟件,反算出各層材料的動(dòng)態(tài)彈性模量。建立二維有限元模型分析界面效應(yīng)對(duì)不同道路材料問(wèn)能量傳播的影響,研究不同荷載入射角度和界面接觸屬性時(shí)應(yīng)力波的傳播特性,分析應(yīng)力波能量通過(guò)界面時(shí)的分配特征。
【關(guān)鍵詞】：瀝青混凝土 道路動(dòng)力學(xué) 應(yīng)變率效應(yīng) 界面效應(yīng) VUMAT
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U414
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-26
• 1.1 研究背景及意義16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 瀝青混合料粘彈性本構(gòu)16-21
• 1.2.2 路基路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)反演21-22
• 1.2.3 路面動(dòng)力響應(yīng)研究22-23
• 1.2.4 考慮層間效應(yīng)的路面響應(yīng)研究23-24
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線24-26
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容24-25
• 1.3.2 技術(shù)路線25-26
• 第二章 動(dòng)態(tài)粘彈性數(shù)值仿真分析26-35
• 2.1 ABAQUS動(dòng)力學(xué)分析基本原理26-28
• 2.1.1 顯示動(dòng)力學(xué)有限元分析26-27
• 2.1.2 顯示動(dòng)力學(xué)分析穩(wěn)定性27-28
• 2.2 粘彈性本構(gòu)二次開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證28-34
• 2.2.1 用戶材料子程序介紹28-31
• 2.2.2 三參數(shù)模型VUMAT編寫(xiě)及驗(yàn)證31-33
• 2.2.3 Burgers模型VUMAT編寫(xiě)及驗(yàn)證33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第三章 室內(nèi)圍壓試驗(yàn)獲取實(shí)際工況參數(shù)的方法35-45
• 3.1 模型分析35-39
• 3.1.1 圍壓模型建立36
• 3.1.2 無(wú)限元分析原理及應(yīng)用36-39
• 3.1.3 圍壓彈簧剛度及摩擦系數(shù)的作用39
• 3.2 尺寸效應(yīng)影響評(píng)價(jià)39-42
• 3.2.1 圍壓和底面支撐對(duì)彈性試件影響39-40
• 3.2.2 圍壓對(duì)粘彈性試件影響40-42
• 3.3 圍壓體系對(duì)應(yīng)變率效應(yīng)影響42
• 3.4 拼接路基工況模擬42-44
• 3.4.1 差異支撐圍壓模型的可行性分析42-43
• 3.4.2 差異支撐的影響43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 考慮應(yīng)變率效應(yīng)的瀝青混凝土粘彈性分析45-60
• 4.1 瀝青混凝土率相關(guān)粘彈性參數(shù)45-52
• 4.1.1 瀝青混凝土的應(yīng)力松弛試驗(yàn)45-47
• 4.1.2 加載速率對(duì)粘彈性參數(shù)的影響47-49
• 4.1.3 率相關(guān)粘彈性參數(shù)公式的驗(yàn)證49-51
• 4.1.4 率相關(guān)粘彈性本構(gòu)模型VUMAT的驗(yàn)證51-52
• 4.2 基于粘彈性參數(shù)的路面健康狀態(tài)識(shí)別52-56
• 4.2.1 現(xiàn)場(chǎng)承載板試驗(yàn)中粘彈性參數(shù)的應(yīng)用52-55
• 4.2.2 瀝青路面病害的粘彈性參數(shù)識(shí)別55-56
• 4.3 考慮率相關(guān)粘彈性效應(yīng)的路面動(dòng)態(tài)響應(yīng)56-59
• 4.3.1 輪胎-路面耦合模型的建立56-58
• 4.3.2 不同車輛行駛速度下的路面動(dòng)力響應(yīng)58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 考慮界面效應(yīng)的瀝青混凝土動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析60-72
• 5.1 ABAQUS中的能量平衡60-61
• 5.2 瀝青路面材料動(dòng)態(tài)參數(shù)的反演61-67
• 5.2.1 加載和采集裝置的參數(shù)61-63
• 5.2.2 基于分層法反演路面材料的動(dòng)態(tài)彈性模量63-67
• 5.3 層間效應(yīng)仿真分析67-71
• 5.3.1 不同入射角度的影響67-70
• 5.3.2 不同接觸屬性的影響70-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 主要結(jié)論72-73
• 6.2 進(jìn)一步研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況79

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本文編號(hào)：441164