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热再生沥青混合料间接拉伸试验离散元数值模拟研究
| 论文题名： | 热再生沥青混合料间接拉伸试验离散元数值模拟研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;数字图像处理技术;体视学分析;离散单元法;热再生;数值模拟;路用性能 |
| 摘要： | 再生沥青混合料属于组分复杂的非连续介质材料，其宏观性能与细观结构息息相关，但当前关于再生沥青混合料细观结构特性的研究较少。从细观角度阐释破损过程，剖析再生沥青混合料损伤规律，实现细观结构力学响应与宏观表象的统一，不仅使得细观力学模拟方法成为传统室内试验的有效补充，而且还能理论指导室内试验方法的选择。因此运用离散单元法构建再生沥青混合料细观结构模型，实现宏细观相结合的方法对再生沥青混合料的损伤规律研究具有重要的理论指导意义。 论文通过采用化学染色剂预处理新集料，成型不同回收沥青路面材料（简称 RAP）掺配率的再生沥青混合料马歇尔标准试件进行室内间接拉伸试验，测试劈裂强度。借助数码相机拍照获取试件横切面图，应用图像均衡、图像锐化、边缘检测和图像分割等数字图像处理技术实现图像细节凸显和各颗粒边缘清晰可辨等目的，并完成集料图像粒径分类。然后利用体视学方法完成横切面图像从二维实体向三维实体转换，计算图像颗粒的均匀性系数。最后根据上述分析结果合理确定二维离散元数字试件级配，在二维颗粒流程序基础上进行二次开发，数字重构再生沥青混合料细观模型，使用实际边界信息并合理进行材料细观参数比选，运用伺服机制控制荷载施加，实现间接拉伸试验数值模拟，分析再生沥青混合料细观力学特性。 研究结果表明：（1）0％、10%、20%和40%RAP掺配率下的劈裂强度分别为1.57MPa、1.43MPa、1.38MPa和1.33MPa，劈裂强度随掺配率增加呈下降趋势，对于新拌沥青混合料劈裂强度而言，10%、20%和40%RAP掺配比例的试件强度下降率分别为8.9%、12.1%和15.3%；（2）利用体视学方法修正集料图像级配，得到骨料修正系数=π/4，=0.86，使得集料图像级配与设计级配基本吻合；（3）集料均匀性系数达到0.9左右，表明其横向分布均匀，新旧料空间分布的卡方拟合趋势图呈直线关系，证明新旧集料空间分布达到均匀状态；（4）通过细观参数校准后建立的再生沥青混合料间接拉伸试验数字试件模型的模拟结果与室内试验值之间虽然存在一定的误差，但是可从细观角度阐释再生沥青混合料速度矢量图及力链发育规律，证明了再生沥青混合料力学试验虚拟化模拟室内试验的有效性。 |
| 作者： | 青维 |
| 专业： | 道路材料科学与工程 |
| 导师： | 盛燕萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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