基于局部等效材料參數(shù)的瀝青混合料細(xì)微觀力學(xué)行為研究.pdf

1、瀝青混合料是由具有復(fù)雜表面特性的集料、復(fù)雜流變行為的瀝青膠漿以及隨機(jī)分布的空隙所組成的混合物,其各組分的微觀結(jié)構(gòu)與細(xì)觀分布特性影響混合料宏觀力學(xué)性能。需要注意的是,現(xiàn)今瀝青混合料設(shè)計(jì)方法多采用唯象原理,即建立瀝青混合料宏觀力學(xué)指標(biāo)與其路用性能間的關(guān)系,并未考慮微細(xì)觀尺度特性對(duì)其宏觀性能的影響。另一方面,目前的瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)以及層狀彈性理論,瀝青混合料隨溫度、加載速率等因素復(fù)雜多變的材料屬性及其微細(xì)觀特性對(duì)宏觀性

2、能的影響未得到體現(xiàn)?？梢钥闯?從瀝青混合料的材料設(shè)計(jì)到瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),均未考慮瀝青混合料的微觀結(jié)構(gòu)及細(xì)觀分布特性,導(dǎo)致設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)。因此,有必要研究瀝青混合料微細(xì)觀的非均勻特性,用以建立瀝青混合料各組分細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與宏觀性能間的聯(lián)系。
　　首先,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)獲取瀝青混合料原材料基本性質(zhì),確認(rèn)所選用材料性能滿足規(guī)范要求。不考慮空隙分布特性,將瀝青混合料劃分為二組分(瀝青砂漿和粗集料);基于靜壓回彈模量和靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn),獲取砂漿

3、的材料參數(shù);運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù),得到不同級(jí)配剖面的二值圖像,提取并分析粗集料特征指標(biāo)。
　　其次,考慮集料與瀝青接觸界面的微觀特性,建立瀝青混合料界面微觀結(jié)構(gòu)模型;設(shè)計(jì)室內(nèi)拉拔試驗(yàn),獲得內(nèi)聚力模型以及擴(kuò)展有限元損傷參數(shù),對(duì)比分析不同級(jí)配界面內(nèi)聚力模型模擬結(jié)果;結(jié)合虛擬裂紋閉合技術(shù)的擴(kuò)展有限元分析,研究混合料細(xì)微觀結(jié)構(gòu)分布特性對(duì)界面和砂漿抗裂性能影響規(guī)律。
　　最后,基于有限元數(shù)值模擬技術(shù),分析不同級(jí)配瀝青混合料的細(xì)觀非均勻

4、分布特性;針對(duì)細(xì)觀結(jié)構(gòu)二組分材料性質(zhì)差異巨大的特點(diǎn),采用移動(dòng)窗口技術(shù)和局部等效的材料參數(shù)法,實(shí)現(xiàn)瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的均勻化;而后,通過(guò)數(shù)字散斑相關(guān)方法和有限元模擬分析,驗(yàn)證局部等效細(xì)觀結(jié)構(gòu)方法的合理性;采用復(fù)合材料自相關(guān)函數(shù)提取混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù),通過(guò)不同級(jí)配混合料細(xì)觀分布的有限元分析,建立原始細(xì)觀結(jié)構(gòu)和等效模型間關(guān)系,并分析細(xì)觀結(jié)構(gòu)參數(shù)和混合料抗拉、抗壓、抗剪切性能間的聯(lián)系。
　　本文嘗試進(jìn)行瀝青混合料不同尺度域的力學(xué)行為研究,