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沥青混合料细观疲劳机制与疲劳预估模型研究
| 论文题名： | 沥青混合料细观疲劳机制与疲劳预估模型研究 |
| 关键词： | 沥青路面;沥青混合料;细观疲劳性能;预估模型;离散单元法;数值模拟 |
| 摘要： | 疲劳破坏是当前沥青路面破坏的主要形式之一，研究沥青路面在特定的交通与环境条件下的疲劳性能非常重要，这项工作一直受到各国道路工作者的重视。为了使沥青路面具有良好的使用性和耐久性，研究沥青混合料的疲劳性能并建立合适的疲劳预估模型具有非常重要的意义。 沥青混合料是一种多相复合材料，物理力学特性复杂，其疲劳性能受到材料本身和外界因素的综合影响，单单依靠宏观室内疲劳试验并不能完全对混合料疲劳性能进行透彻分析。本文基于有裂缝的半圆弯曲疲劳试验，将室内试验和数值模拟相结合，从宏观和细观两方面研究了沥青混合料的疲劳性能，根据研究结果提出并建立了以应力，沥青混合料回弹模量，空隙率、温度为影响因子的有裂缝沥青混合料疲劳预估模型，为保障沥青路面使用性能和耐久性提供技术支持，具有重要的理论意义和实用价值。 本文首先对比了不同的疲劳试验方法，确定以半圆弯曲疲劳试验作为本研究的疲劳试验方法。针对半圆弯曲疲劳试验方法进行相关设备的开发和应用，为沥青混合料疲劳试验的顺利进行建立良好的技术支持，然后开展不同温度和不同级配的有裂缝沥青混合料的疲劳试验，对试验结果进行研究分析。 根据沥青混合料的力学特征和离散元方法内各类接触粘结模型的特点，对沥青混合料材料的离散单元，选择了合适的接触与连接模型。建立了离散单元接触模型的微观参数与宏观性能关系，通过微观参数与宏观性能的关系转化，确定了离散元计算涉及的接触和连接的微观参数。 结合离散元计算参数，按照设计的沥青混合料级配建立了不规则形状集料的有裂缝半圆形试件离散元模型，并分析构建了有裂缝沥青混合料半圆弯曲疲劳试验数值模拟方法。对有裂缝沥青混合料半圆弯曲疲劳试验进行数值模拟，通过室内疲劳试验结果和数值模拟结果的对比，证明了有裂缝半圆弯曲疲劳试验数值模拟的合理性和可行性。 针对细观结构对沥青混合料疲劳性能的影响，以建立的疲劳试验数值模拟方法为基础，研究了集料和空隙对沥青混合料疲劳性能的影响，分析疲劳寿命与集料、空隙的关系，从细观角度揭示了沥青混合料疲劳开裂机制。 通过对比不同沥青混合料疲劳预估模型，分析确定预估模型的基本形式。根据室内试验和数值模拟的研究结果并结合大量疲劳预估模型确定了模型影响参数。以室内有裂缝半圆弯曲疲劳试验为依托，建立了以应力、沥青混合料回弹模量，空隙率和温度作为影响因子的有裂缝沥青混合料疲劳预估模型，并对室内疲劳预估模型的预估效果进行评价。 |
| 作者： | 王毅 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 郑南翔 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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