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基于离散元方法的沥青混合料高温变形特性研究
| 论文题名： | 基于离散元方法的沥青混合料高温变形特性研究 |
| 关键词： | 沥青路面;沥青混合料;高温变形;离散元方法;虚拟车辙试验 |
| 摘要： | 沥青路面在使用过程中可能会产生各类各样的病害，其中车辙是最主要的病害之一，严重影响路面行驶质量和交通安全，开展关于沥青路面车辙问题的研究非要有必要。传统的沥青路面车辙研究多是基于现象试验法，不但耗时耗力，试验结果的重复性和再现性也较差。因此，有必要借助数值方法建立沥青混合料试验模型，研究沥青混合料的高温变形特性。本文基于离散元PFC软件，通过建立沥青混合料虚拟车辙试验，从细观层次对沥青混合料高温变形特性进行了研究，主要内容包括以下几个方面: 首先，提出了一种能控制级配和描述集料不规则形状的三维虚拟试件生成方法。对于不规则形状集料的生成，通过外部软件生成尺寸可控的三维不规则多面体，利用Bubble-pack算法实现了PFC软件对集料不规则形状的模拟;对于粗集料的随机投放，结合虚拟试件尺寸特点和级配信息，选择合适的投放算法;对于沥青砂浆的模拟，在粗集料模型的基础上选择合适的替换算法通过位置关系区分集料和沥青砂浆单元;对于空隙的模拟，通过删除一些砂浆颗粒获得。在三维虚拟试件的基础上，通过设置截面单元的方法生成了二维虚拟试件。 其次，根据PFC软件中的接触模型的特点并结合沥青混合料高温变形过程中各相组成材料的接触行为变化特点，为混合料内部不同接触选择了合适接触模型，随后建立了接触模型细观参数和宏观参数的转换关系，依据经验取值或总结现有研究成果，为虚拟试验提供了细观接触参数。 然后，在生成沥青混合料虚拟试件和确定细观接触参数的基础上，进行了离散元沥青混合料三维车辙试验，提取了虚拟车辙试验过程中试件内部接触力、位移分布、粗集料运动轨迹和粗集料转动等信息，一定程度上揭示了车辙的细观形成机理。 最后，类比室内车辙的影响因素，依次分析了粗集料含量、粗集料级配、针片状含量、粗集料表面纹理、空隙特征、荷载大小和边界条件对虚拟车辙试验的影响，并结合工程实际，提出了提高沥青混合料高温稳定性的技术措施。 |
| 作者： | 黄敏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 李昶;王捷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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