本文關(guān)鍵詞：考慮非線性損傷影響的瀝青混合料疲勞全壽命研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：瀝青混凝土路面疲勞開(kāi)裂是瀝青路面的主要破壞形式之一,也是引發(fā)瀝青路面其他病害的重要原因。瀝青混合料是一種復(fù)雜的非均質(zhì)的復(fù)合材料,內(nèi)部含有較多的孔隙和缺陷,其性能與組成材料相關(guān),而且受溫度變化影響非常顯著,這使得瀝青路面的疲勞問(wèn)題一直是道路工程領(lǐng)域研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。現(xiàn)階段對(duì)于瀝青路面疲勞壽命的研究方法,主要可以分為試驗(yàn)研究法和理論分析法。試驗(yàn)研究法以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立疲勞壽命與瀝青路面結(jié)構(gòu)層應(yīng)力或應(yīng)變相關(guān)的模型并以此計(jì)算瀝青路面的疲勞壽命。損傷力學(xué)與斷裂力學(xué)方法是理論分析法的主要內(nèi)容,現(xiàn)階段的研究一般用損傷力學(xué)的方法計(jì)算瀝青路面的疲勞裂紋形成階段的壽命,用斷裂力學(xué)的方法計(jì)算疲勞裂紋拓展階段的壽命,而鮮有將二者聯(lián)合應(yīng)用來(lái)計(jì)算瀝青路面全壽命的研究。本文研究了瀝青路面的疲勞損傷機(jī)理,應(yīng)用非線性損傷累積理論和Paris公式建立疲勞全壽命模型,并用疲勞試驗(yàn)驗(yàn)證模型的可行性和有效性。本文的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。第一、選取跨中集中力作用下簡(jiǎn)支梁作為研究模型,推導(dǎo)了基于非線性損傷累積模型的疲勞裂紋形成壽命的解析解,并結(jié)合含有裂紋長(zhǎng)度因子的Paris公式建立了疲勞全壽命模型。利用非線性損傷累積理論,研究了裂紋形成階段損傷度與循環(huán)加載次數(shù)之間的關(guān)系、損傷度與剩余裂紋形成壽命的關(guān)系。第二、對(duì)比分析不同疲勞試驗(yàn)方案的優(yōu)劣,選用中點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)、常應(yīng)力加載模式,在-10℃、-5℃、0℃、5℃和15℃五個(gè)溫度下進(jìn)行瀝青混合料小梁試件的彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)。第三、研究了不同溫度和應(yīng)力比條件下瀝青混合料疲勞壽命的變化規(guī)律,研究發(fā)現(xiàn):隨著溫度的升高,瀝青混合料小梁試件的疲勞壽命逐漸降低;在同一溫度條件下,瀝青混合料小梁試件的疲勞壽命隨著應(yīng)力比的增大而減小;溫度較高時(shí),瀝青路面的疲勞拓展階段壽命在路面結(jié)構(gòu)整個(gè)疲勞壽命中占較高的比例,在低溫條件下瀝青路面的疲勞拓展階段壽命較小。第四、利用Origin軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,確定-10℃、-5℃、0℃、5℃和15℃五個(gè)溫度下疲勞損傷參數(shù)a*與p值,依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行回歸分析,擬合了a*與p與溫度T的函數(shù)關(guān)系式;研究裂紋拓展速率和應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值的變化規(guī)律,確定15℃,0.5、0.6、0.8三個(gè)應(yīng)力比條件下Paris公式參數(shù)A和n值。將全壽命模型計(jì)算疲勞壽命數(shù)值與試驗(yàn)數(shù)值對(duì)比,驗(yàn)證所建模型預(yù)測(cè)疲勞壽命的可行和有效性第五、利用Abaqus軟件建立二維瀝青路面有限元模型,結(jié)合本文所建立的疲勞全壽命模型計(jì)算瀝青路面的疲勞壽命、損傷量,并研究路面疲勞壽命隨結(jié)構(gòu)層厚度和彈性模量的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：瀝青混合料 非線性損傷 全壽命模型 疲勞試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U414
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 瀝青路面的疲勞破壞研究方法13-15
• 1.2.2 基于損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)的瀝青路面疲勞研究15-20
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 基于非線性損傷模型和Paris公式的疲勞機(jī)理研究21-37
• 2.1 損傷力學(xué)與斷裂力學(xué)基礎(chǔ)21-26
• 2.1.1 損傷變量與等效假設(shè)21-22
• 2.1.2 兩種損傷累積模型比較22-24
• 2.1.3 裂紋的分類及其拓展規(guī)律24-26
• 2.2 簡(jiǎn)支梁疲勞裂紋形成階段壽命解析解推導(dǎo)26-31
• 2.3 考慮非線性損傷累積影響疲勞全壽命模型推導(dǎo)31-34
• 2.4 損傷度與循環(huán)加載次數(shù)的關(guān)系34-35
• 2.5 兩階段臨界裂紋長(zhǎng)度計(jì)算35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第3章 瀝青混合料疲勞壽命試驗(yàn)研究37-57
• 3.1 疲勞試驗(yàn)方案的對(duì)比及選擇37-38
• 3.2 材料性能及試驗(yàn)過(guò)程38-41
• 3.2.1 瀝青38
• 3.2.2 集料與礦粉38-39
• 3.2.3 試件成型與切割39-40
• 3.2.4 試驗(yàn)準(zhǔn)備40-41
• 3.3 不同溫度下瀝青混合料疲勞性能研究41-46
• 3.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)41-43
• 3.3.2 不同溫度和應(yīng)力比條件瀝青疲勞壽命變化規(guī)律研究43-46
• 3.4 疲勞全壽命模型參數(shù)研究46-54
• 3.4.1 疲勞裂紋形成階段疲勞壽命模型參數(shù)確定46-50
• 3.4.2 疲勞裂紋拓展階段參數(shù)確定50-54
• 3.5 疲勞全壽命模型計(jì)算分析研究54-55
• 3.6 本章小結(jié)55-57
• 第4章 瀝青路面數(shù)值模擬與疲勞壽命計(jì)算57-69
• 4.1 路面結(jié)構(gòu)有限元模型建立57-58
• 4.2 路面疲勞損傷特性分析58-62
• 4.2.1 路面結(jié)構(gòu)層底部應(yīng)力分析58-60
• 4.2.2 兩種損傷累積規(guī)律對(duì)比60-62
• 4.3 彈性模量和厚度對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響62-65
• 4.3.1 彈性模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響62-64
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)層厚度對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響64-65
• 4.4 彈性模量對(duì)路面結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響規(guī)律研究65-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 主要結(jié)論69-70
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)70
• 5.3 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75

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本文編號(hào)：293054