為評價玄武巖纖維摻量、長徑比和模量等因素對其增強(qiáng)瀝青混合料彎拉性能的敏感性,通過MATLAB程序中rand函數(shù)和AutoCAD宏命令,實(shí)現(xiàn)了玄武巖纖維的空間隨機(jī)分布。運(yùn)用ABAQUS有限元軟件,建立了玄武巖纖維在瀝青混合料內(nèi)隨機(jī)分布的三點(diǎn)彎曲小梁試件模型。選取3個纖維摻量W（0.1%,0.2%,0.3%）,3個纖維長徑比L_d（23,35,47）和3個纖維模量E（8×10⁴, 9×10⁴, 1×10⁵ MPa）,通過3因素3水平的正交試驗(yàn),計(jì)算了在0.7 MPa輪壓荷載作用下小梁試件的層底最大彎拉應(yīng)力。運(yùn)用極差分析法和方差分析法,分析了玄武巖纖維摻量、纖維長徑比和纖維模量對瀝青混合料彎拉性能影響的敏感性,并對玄武巖纖維參數(shù)進(jìn)行了單因素分析。結(jié)果表明:極差分析和方差分析的顯著性一致,即構(gòu)造參數(shù)的敏感性大小排序?yàn)閃>L_d>E,說明玄武巖纖維摻量對瀝青混合料彎拉性能的影響最大,其次是纖維長徑比,纖維模量對瀝青混合料彎拉性能影響可忽略;纖維摻量越大,瀝青混合料受到的最大彎拉應(yīng)... 

【文章來源】：公路交通科技. 2020,37(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

玄武巖纖維隨機(jī)分布

在纖維瀝青混合料中,瀝青混合料采用SBS AC-13。以外摻0.3%纖維為例,且其直徑14 μm,長度6 mm,密度2.7 g/cm3。瀝青混合料彎曲試驗(yàn)小梁試件內(nèi)纖維約1.930 g,由式(1)可得,N=774 923根。由于龐大的纖維數(shù)量不僅給有限元模擬計(jì)算帶來困難,且在實(shí)際施工和室內(nèi)試驗(yàn)過程中纖維的分布均存在成團(tuán)現(xiàn)象,故在纖維建模時對其進(jìn)行捆綁,捆綁后的纖維仍看作是理想圓柱體。纖維捆綁簡化示意圖如圖2所示。捆綁后的纖維直徑和根數(shù)需進(jìn)行重新計(jì)算,若捆綁50根,則捆綁后纖維直徑為0.099 mm,小梁試件內(nèi)纖維總根數(shù)為15 498根;若捆綁100根,則捆綁后纖維直徑為0.14 mm,小梁試件內(nèi)纖維總根數(shù)為7 749根;若捆綁150根,則捆綁后纖維直徑為0.171 mm,小梁試件內(nèi)纖維總根數(shù)為5 166根;若捆綁200根,則捆綁后纖維直徑為0.198 mm,小梁試件內(nèi)纖維總根數(shù)為3 875根。通過有限元模型的反復(fù)試算,考慮模型計(jì)算效率和纖維的實(shí)際分布狀態(tài),最終得到捆綁150根纖維、捆綁后纖維直徑為0.171 mm較為合理。本研究模型中的纖維均是捆綁后的簡化纖維。1.3 有限元模型的試驗(yàn)驗(yàn)證

采用外摻0.3%摻量的玄武巖纖維和AC-13級配瀝青混合料,分別建立纖維水平分布、45°斜向分布、豎直分布及隨機(jī)分布的有限元模型。在這4種分布狀態(tài)下,纖維的位置均為隨機(jī),只改變纖維放置的方向。玄武巖纖維在瀝青混合料基體中的不同分布取向和位置如圖3所示。對混合料基體跨中施加0.7 MPa(輪胎接地壓力)的豎直向下荷載[17],得到纖維水平分布、45°斜向分布、豎直分布及隨機(jī)分布的瀝青混合料基體層底彎拉應(yīng)力分別為0.815,0.904,0.911,0.889 MPa。說明水平分布的纖維基體彎拉性能最好,其次是隨機(jī)分布、45°斜向分布,豎直分布性能最差。產(chǎn)生這種現(xiàn)象是由于基體在荷載作用下,內(nèi)部產(chǎn)生了橫向拉應(yīng)力,而水平放置的纖維對拉應(yīng)力起到了很好的約束作用,而隨機(jī)分布的纖維在各個方向上都存在一定的概率,故纖維隨機(jī)分布狀態(tài)下,其彎拉性能介于水平分布和豎直分布之間。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2989239