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聚氨酯高弹多孔混合料抗磨耗性能研究
| 论文题名： | 聚氨酯高弹多孔混合料抗磨耗性能研究 |
| 关键词： | 聚氨酯高弹多孔混合料;橡胶颗粒;油石比;抗磨耗性能;路用性能 |
| 摘要： | 聚氨酯高弹多孔混合料（PolyurethanePorousElasticMixture，简称PPEM）在成分组成上与传统沥青混合料存在较大区别，采用聚氨酯胶粘剂作为结合料，集料中掺配有大比例的橡胶颗粒，而橡胶颗粒和聚氨酯的使用会对混合料的抗磨耗性能产生显著的影响。基于此，本文受国家重点研发计划（项目编号：2021YFB2601200）资助，采用有限元数值模拟和图像处理手段对PPEM的磨耗状态进行研究，分析混合料表面纹理参数与抗磨耗性能之间的相关性，确定抗磨耗性能良好的混合料橡胶颗粒掺量和油石比，验证最佳配比下的混合料的各项路用性能，为PPEM后续研究提供支持。 首先，确定路面模型和轮胎模型的材料参数，包括路面弹性模量、轮胎形状的几何非线性、橡胶、帘线-橡胶复合结构体的材料非线性等参数，构建胎-路接触模型，对不同胎压、不同荷载、不同行驶速度下的胎-路接触时的接触面积和接触受力变化状况进行计算分析，发现在荷载为2000N、胎压为250kPa、行驶速度为80km/h的情况下，轮胎与路面的接触面积、主应力和主位移等会发生明显变化，为后续聚氨酯混合料抗磨耗试验提供试验参数。 其次，利用图像处理技术对聚氨酯高弹多孔混合料表面进行图像特征提取，结合相关的图像增强和分割等分析方法，采取中值滤波、迭代式阈值法手段对聚氨酯混合料图像进行处理，引出试件表面上凸个数及上凸面积两个参数，为后续研究聚氨酯混合料抗磨耗性能提供新的评价指标。 然后，针对不同橡胶颗粒掺量、聚氨酯用量，对混合料试件进行磨耗试验，利用铺砂法、摆式摩擦仪分别测试不同磨耗时间下试件的构造深度和摩擦系数，再分别提取不同磨耗状态下的混合料试件表面纹理，利用图像处理方式对试件表面的上凸颗粒个数和上凸面积进行分析，进而研究橡胶颗粒掺量和聚氨酯用量对聚氨酯高弹多孔混合料表面纹理的影响程度，最后通过灰熵关联方法分析各因素之间的关联度，发现在2mm~5mm等效直径范围内试件上凸颗粒面积变化与聚氨酯混合料抗磨耗性能优劣相关度最大。 最后，选择抗磨耗性能较有代表性的混合料进行路用性能测试。通过车辙试验测试高温稳定性、小梁弯曲试验测试低温抗裂性、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验测试水稳性能。试验结果表明，最佳聚氨酯用量为4.3%且橡胶颗粒掺量为10%的聚氨酯高弹多孔混合料不仅抗磨耗性能优良，其他路用性能也更优越。 |
| 作者： | 甘婷 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 钟科;何兆益 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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