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基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究
| 论文题名： | 基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;数字图像处理;蠕变剪切;微观性能;抗剪切性能;沥青路面 |
| 摘要： | 目前，沥青混合料抗剪切性能不足和重载交通在沥青层内产生了很大的剪应力，使得沥青路面产生失稳型车辙、荷载型裂缝等破坏。因此本文利用数字图像处理技术开展室内荷载条件下沥青混合料微观蠕变剪切破坏的形式与机理研究。运用数字图像处理技术分析混合料破坏前后不同级配内部各层面孔隙率、CT数、损伤变量的变化规律并进行分形分析。还考察内部粗颗粒破坏前后运动轨迹，后运用有限元软件来验证运用数字图像做数值模拟的适用性。 运用数字图像处理技术将 SPT蠕变试验剪切破坏前后CT图像进行二值化，计算出空隙率，试件剪切破坏多发生在其初始空隙分布较密集处。各级配试件初始CT数呈现“两头大，中间小”的规律，这跟空隙率分布规律相对应。CT数大小与密度成正比，剪切破坏后试件空隙率较大的中间层 CT数下降更为明显。损伤变量最大值出现在空隙率比较大的试件中部，即剪切破坏较严重，AC-13级配的损伤变量均高于 SMA-13级配，得出 SMA-13级配抗蠕变剪切性能更强。沥青混合料蠕变剪切破坏前后过程具有分形特征。 分析了粗颗粒破坏前后的轨迹，其中试验前后颗粒平动位移量平均值和离散性能，级配 AC-13大于 SMA-13，两级配位移量在试件中间层位较大；位移平动角整体均值和标准差级配 AC-13大于 SMA-13。剪切破坏后转动轨迹即主轴方向变化，级配AC-13比SMA-13主轴方向波动稍大一点；级配AC-13颗粒主轴方向的统一性大于SMA-13，SMA-13有更多的颗粒趋于水平排列；中间层位的主轴方向破坏前后差值比其它层略大，破坏极不均匀。同样验证了级配 SMA-13抗剪切的性能大于AC-13。 通过 ABAQUS数值模拟劈裂试验，发现均质二维试样的应力分布皆比较有规律，而借助数字图像处理技术重构的二维非均值试样劈裂试验相关应力参数分布极不均匀，这跟实际的劈裂试验混合料受力情况相符合。应力集中因子能很好地反映沥青混合料的力学性能，从而验证了DIP-FEM方法的适用性。 |
| 作者： | 袁畅 |
| 专业： | 交通运输工程(道路与铁路工程) |
| 导师： | 谢军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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