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考虑应变率和界面效应的沥青混凝土动态粘弹性特征
| 论文题名： | 考虑应变率和界面效应的沥青混凝土动态粘弹性特征 |
| 关键词： | 公路路面;沥青混凝土;动态粘弹性;应变率效应;界面效应 |
| 摘要： | 现行的路面设计以多层弹性体系的静力学分析为基础，路面结构的动态响应与静态分析较大差异，且沥青材料具有明显的应变率效应，因此，考虑应变率和界面效应的路面结构动力响应研究具有实际意义，可为路面设计提供依据。 首先，基于Abaqus用户材料子程序，编写了沥青混凝土粘弹性本构模型的VUMAT，并使用Abaqus自带的Prony级数对其正确性进行了验证。 其次，提出一种试件围压试验方法，使室内试验获取的参数能适用于实际结构分析。通过调整试件底面和四周弹簧刚度以及板-试件间的摩擦系数，使室内试件的顶面竖向变形值接近无限元边界试件的计算结果。两组标准马歇尔试件在0.2kN/s、0.5 kN/s和1kN/s加载速率下进行单轴压缩试验，数据显示应力应变曲线存在应变率效应，并根据趋势验证了围压体系对应变率效应的适用性。通过与新旧路基拼接工况的比较，验证了围压体系模拟差异支撑的可行性。 再次，为了研究加载速率对沥青混凝土的影响，建立率相关粘弹性参数公式并分析了其在道路工程中的应用。通过不同加载速率下新旧沥青湿凝土的应力松弛试验，得到率相关的Burgers粘弹性参数公式，并对其通用性进行了验证。基于Abaqus/VUMAT，编写得到率相关粘弹性动态本构模型用户材料子程序。在新建和已使用5年的沥青路面上分别进行现场承载板加载试验，得到新建路面和旧路面不同病害处的动态回弹弯沉数据。建立了轮胎-路面耦合作用的有限元模型，分析了不同车速下考虑率相关效应沥青路面的动态响应。 最后，使用便携式落锤弯沉仪分别在土基、水泥混凝土基层和沥青混凝土面层项面进行击实试验。结合现场实测的竖向动态弯沉数据和有限元软件，反算出各层材料的动态弹性模量。建立二维有限元模型分析界面效应对不同道路材料间能量传播的影响，研究不同荷载入射角度和界面接触属性时应力波的传播特性，分析应力波能量通过界面时的分配特征。 |
| 作者： | 钟耀标 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 龙建成;韩丁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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