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基于有限厚度试件的沥青混合料疲劳试验开发及评价方法研究
| 论文题名： | 基于有限厚度试件的沥青混合料疲劳试验开发及评价方法研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;圆盘疲劳试验;疲劳性能评价;路面破坏;数值模拟;有限元模型 |
| 摘要： | 疲劳破坏是沥青路面的主要破坏形式之一。现有的沥青混合料疲劳试验方法虽能在一定范围内模拟沥青路面的疲劳破坏，但相关试验设备昂贵、试件制备费时费力、试验操作较为繁琐，因试验成本限制而难以得到大范围的推广使用。此外，由于沥青路面厚度的有限性，现有疲劳试验方法不能以现场芯样为疲劳试件进行施工后路面疲劳性能的评价。基于此，开发一种成本低、省时节力且操作简便的新型沥青混合料疲劳试验方法是必要的。本文通过计算机数值模拟与室内试验相结合的途径，开发了一种基于有限厚度试件的圆盘弯曲沥青混合料疲劳试验方法，并将其与间接拉伸疲劳试验进行了对比分析，验证了该试验方法的可行性和可靠性，最后采用该方法测试评价了四种典型沥青混合料的疲劳性能。 首先，借助Abaqus软件平台建立了圆盘弯曲疲劳试验的有限元模型，而后对其进行数值模拟优化。通过比较不同压头尺寸、试件厚度以及夹具约束形式下模型的力学响应后，确定了合适的试验模型尺寸范围以及适宜的夹具约束形式。 其次，通过MTS-810加载系统并配备自主加工的疲劳夹具进行了圆盘弯曲疲劳试验方法的建立。基于室内试验优化确定了试验的尺寸参数：加载压头半径为12.5mm，圆盘形疲劳试件半径为75mm、厚度为30mm；通过平行试验和弃差处理验证了圆盘弯曲疲劳试验方法的可靠性和试验结果的有效性，并给出了圆盘弯曲疲劳的试验方法与步骤。 再次，选用间接拉伸疲劳试验进行了相同试验参数下混合料的疲劳对比试验。对两种试验模式下混合料疲劳变形演变规律、不同加载频率和应力比下的劲度模量衰减曲线、疲劳损伤曲线以及疲劳曲线进行对比分析后，验证了圆盘弯曲疲劳试验评价沥青混合料疲劳性能的可行性。 最后，基于圆盘弯曲疲劳试验测试了四种典型沥青混合料的疲劳性能，通过对试件变形曲线、疲劳曲线和疲劳损伤曲线的对比分析，评价了各混合料的疲劳性能，并初步分析了不同材料疲劳特性差异的原因。 本文开发的圆盘弯曲疲劳试验主要针对有限厚度沥青混合料的疲劳性能评价，并有效弥补了现有试验方法的不足，为沥青路面疲劳破坏的研究提供了技术支持。 |
| 作者： | 周涛 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 董泽蛟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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