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纤维沥青胶浆及砂浆粘弹模型与数值模拟研究
| 论文题名： | 纤维沥青胶浆及砂浆粘弹模型与数值模拟研究 |
| 关键词： | 纤维沥青胶浆;纤维沥青砂浆;粘弹模型;增强机理;有限元数值模拟 |
| 摘要： | 近几年国内外广泛采用在沥青混合料中掺入纤维，以改善沥青混凝土的综合性能。目前，国内外对纤维沥青混凝土的研究集中于宏观层面上对路用性能的改善，虽然在一定程度上解释了纤维增强沥青混凝土的机理，但是这些研究仅处于探索阶段，很少人从复合材料角度出发，探究纤维沥青混凝土细观结构与宏观性能的内在联系，从更小的尺度揭示材料的损伤和破坏本质。因此有必要通过在细观尺度对纤维沥青胶浆、砂浆进行系统的研究，建立纤维沥青胶浆、砂浆有限元数值模型，探寻纤维沥青胶浆、砂浆增强机理及其影响因素。 首先，通过重复蠕变恢复试验、多应力蠕变恢复试验以及弯曲蠕变劲度试验系统研究了纤维沥青胶浆的高低温性能;针对高温性能，考虑纤维掺量、温度、荷载应力水平、纤维种类等因素的影响;对于低温性能考虑纤维掺量以及纤维种类的因素的影响。 其次，选用常用的AC-13沥青混合料级配类型对应的沥青砂浆，掺入不同用量的玄武岩纤维，通过一系列的完整试验，对纤维增强沥青砂浆的高低温性能进行评价，提出了其对应混合料较为合理的纤维用量范围。 接着，按照简单实用准确的原则，选择Burgers模型作为沥青胶浆、砂浆粘弹本构模，并分析了模型的蠕变特征。采用最小二乘法对沥青胶浆、砂浆高低温试验结果进行拟合，得到Burgers模型的四个粘弹参数。阐述了粘弹本构模型在ABAQUS有限元软件中的实现方法。 最后，建立了沥青胶浆及砂浆高温、低温试验的ABAQUS有限元模型，在验证胶浆、砂浆模型有效性的基础上建立了掺加纤维实体的纤维沥青胶浆粘弹有限元模型。对不同纤维排布、纤维掺量、纤维模量的情况进行了计算，根据试验及计算结果对高低温性能的影响因素进行了分析，结果表明:Burgers模型的各参数变化规律基本一致，与纤维掺量、模量成正相关，与温度成负相关。通过对结果进行回归分析得到各影响因素与其性能的关系规律，可以用于预测纤维沥青胶浆、砂浆的高低温性能。 |
| 作者： | 朱宗凯 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 顾兴宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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