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基于细观结构的环氧沥青混合料性能数值分析
| 论文题名： | 基于细观结构的环氧沥青混合料性能数值分析 |
| 关键词： | 钢桥面铺装;环氧沥青混合料;细观结构;力学性能;单轴压缩试验;劈裂试验 |
| 摘要： | 环氧沥青混合料是由环氧沥青、集料、矿粉等按照一定比例在一定条件下拌和而成的热固性材料，在钢桥面铺装领域得到了广泛的应用。环氧沥青混合料作为一种多相复合材料，其力学性能不仅与环氧沥青胶结料、空隙率等细观结构有关，且受这些结构空间分布的影响。目前关于环氧沥青混合料主要基于室内试验进行研究，对细观结构的量化和内部结构受力分析很难得到实现，故本文采用离散元手段研究环氧沥青混合料细观结构因素对其宏观力学性能的影响。 首先，综合考虑粗集料级配、环氧沥青砂浆以及空隙率的特征，利用离散元重构可实现不同细观结构特征的环氧沥青混合料离散元试件;对两类不同柔韧度的环氧沥青砂浆进行组成设计，开展了室内单轴静态蠕变试验，选取Burgers模型对环氧沥青砂浆的蠕变柔量曲线进行拟合，得到相应的粘弹性参数。根据离散元内粘弹性微观参数力学解析，建立对应宏观参数与微观参数之间的转换关系，获得由环氧沥青砂浆宏观试验参数转换为离散元中的细观模型参数。 其次，分析离散元中接触模型特点和环氧沥青混合料内各组成结构的力学特征，选取合适的接触模型，并通过离散元两颗粒模型进行环氧沥青砂浆颗粒虚拟蠕变试验，分析微观参数的特点和修正微观参数。基于时温等效原理模拟了环氧沥青混合料单轴静态蠕变试验，经与室内蠕变试验结果对比，验证了所选取的接触模型和对应微观参数取值的合理性。 最后，基于已建立的混合料数字试件和接触模型，开展了环氧沥青混合料单轴压缩试验和劈裂试验模拟，并将模拟结果与室内试验结果进行对比，验证虚拟试验方法的可靠性。开展细观结构因素对混合料性能的影响，以环氧沥青混合料虚拟试验为基础，研究了不同级配、空隙以及粗集料含量、粗集料空间分布等结构特征对环氧沥青混合料力学性能的影响。此外，对单轴压缩试验和劈裂试验过程中粗集料颗粒单元和砂浆颗粒单元的运动特点进行分析，并量化了加载过程中粗集料和砂浆内部接触力、位移和速度的变化规律。 |
| 作者： | 陶赞 |
| 专业： | 交通运输工程；道路与铁道工程 |
| 导师： | 闵召辉 |
| 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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