【博士】基于離散元方法的瀝青混合料勁度模量虛擬試驗(yàn)研究【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：交通運(yùn)輸工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　一直以來，由于分析工具的限制，有關(guān)瀝青混合料的研究均局限于基于現(xiàn)象學(xué)的經(jīng)驗(yàn)方法，即通過大量的假設(shè)及實(shí)驗(yàn)，從宏觀角度分析和研究瀝青混合料的各種性能。這種方法不僅耗時(shí)耗資，且結(jié)果的變異性較大，再現(xiàn)性差，使瀝青混合料路用性能與材料設(shè)計(jì)體系之間存在較大差距。本文將瀝青混合料作為由碎石料和瀝青瑪蹄脂(礦粉+瀝青+空隙)組成的兩相體系，從瀝青瑪蹄脂的力學(xué)特性研究出發(fā)，以基于虛擬試驗(yàn)的瀝青混合料微觀力學(xué)分析為目標(biāo)，采用離散單元方法，根據(jù)各相的幾何及物理信息，運(yùn)用隨機(jī)生成多面體(三維)或多邊形(二維)技術(shù)重構(gòu)其微觀結(jié)構(gòu)，建立微觀力學(xué)模型，進(jìn)行瀝青瑪蹄脂、級(jí)配礦料及瀝青混合料的力學(xué)試驗(yàn)研究，以獲得模型參數(shù)及驗(yàn)證微觀結(jié)構(gòu)模型的可靠性，通過數(shù)值模擬預(yù)測瀝青混合料的勁度模量和各參數(shù)對其力學(xué)性質(zhì)的影響?！　”疚姆椒朔藗鹘y(tǒng)數(shù)字重構(gòu)的局限性，實(shí)現(xiàn)了采用不規(guī)則多邊形和多面體單元模擬級(jí)配礦料，進(jìn)而模擬瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)組成；利用自定義粘彈性接觸模型模擬瀝青瑪蹄脂及瀝青混合料中的粘彈性接觸作用，從微觀尺度分析了瀝青瑪蹄脂粘彈性力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)試驗(yàn)與一般力學(xué)方法難以達(dá)到的目標(biāo)；通過對級(jí)配礦料室內(nèi)靜三軸試驗(yàn)，校準(zhǔn)了虛擬試驗(yàn)結(jié)果，對級(jí)配礦料的回彈模量力學(xué)特性進(jìn)行了評價(jià)；通過室內(nèi)動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，校準(zhǔn)了離散元模型參數(shù)，提出了基于虛擬試驗(yàn)的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量預(yù)測方法，并與試驗(yàn)結(jié)果及其他預(yù)估模型結(jié)果比較分析，結(jié)果表明采用離散元微觀力學(xué)方法能夠達(dá)到更高的預(yù)測精度。　　本研究創(chuàng)新性地從瀝青混合料的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，應(yīng)用離散元方法，對瀝青混合料進(jìn)行了深入研究，從微觀尺度深入分析了瀝青混合料在外力作用下的內(nèi)部力學(xué)響應(yīng)，為瀝青混合料設(shè)計(jì)方法及分析瀝青路面破壞機(jī)理開辟了一條嶄新的途徑?！　?

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