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考虑颗粒相互作用的沥青混合料细观力学模型
| 论文题名： | 考虑颗粒相互作用的沥青混合料细观力学模型 |
| 关键词： | 道路工程;沥青混合料;细观力学模型;粘弹性能 |
| 摘要： | 沥青混合料是一种由沥青结合料、集料、沥青/集料界面相、微裂纹和空隙组成的多相非均匀复合材料，其力学性能极大依赖于材料复杂的内部结构，而这又由组分材料的性能、形状、尺寸及组成比例所决定。传统的沥青混合料力学性能及损坏机理分析方法主要包括连续介质力学理论与宏观试验方法，这种宏观尺度的分析方法不能揭示沥青混合料细观非均匀性引起的损伤机制，如材料内部微裂纹的滋生与扩展，材料非均匀性导致的微损伤以及应力集中引起的局部破坏。构建基于细观尺度的沥青混合料细观力学模型，可建立材料宏观路用性能与细观结构参数的定量关系，对沥青路面材料多尺度分析与精细化设计具有重要意义。 本文为建立精确适用沥青混合料的细观力学模型，首先，综述了沥青混合料细观力学模型研究进展，并从力学理论和具体应用两个角度，将沥青混合料细观力学模型构建中的关键难题，凝练为对颗粒效应、尺寸效应、界面效应和粘弹效应四个基本力学问题的求解，为进一步研究提供指导。其次，选取5种研究常用细观力学模型，开展了多模型、多尺度、全频域沥青混合料有效动态模量预测的适用性验证，并分析得出考虑颗粒相互作用对构建沥青混合料细观力学模型重要性。再次，通过引入表征颗粒整体作用强弱的参数，对考虑颗粒相互作用的细观力学J-C模型进行了简化，并基于弹性粘弹性对应原理，给出了预测沥青胶浆有效复数剪切模量的细观力学模型。最后，提出了两种描述沥青混合料细观结构特性的径向分布假设，均匀分布和P-Y分布，推导了细观力学J-C模型在两种假设分布下的有效模量精确预测公式。通过假设沥青混合料为以沥青砂浆为基体相，粗集料和空隙为夹杂相的多相复合材料，采用分步添加思想和弹性粘弹性对应原理，建立了考虑颗粒相互作用的沥青混合料动态模量两步预测方法。 结果表明，相比于已有研究，本文提出的考虑颗粒相互作用的细观力学模型对沥青胶浆和沥青混合料有效粘弹性能预测具有更高预测精度。本文考虑颗粒相互作用的模型，为建立多解耦合、精确适用沥青混合料的细观力学模型奠定基础。 |
| 作者： | 樊泽鹏 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 裴建中 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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