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基于COMSOL的钢砂沥青混凝土电磁感应自愈合传热行为研究
| 论文题名： | 基于COMSOL的钢砂沥青混凝土电磁感应自愈合传热行为研究 |
| 关键词： | 公路养护;钢砂沥青混凝土;电磁感应加热;愈合效率;三维建模 |
| 摘要： | 我国是一个公路养护大国，研究表明沥青混凝土具有一定的自愈能力，且其与温度直接相关。除了现较为常用的红外加热及微波加热等热诱导愈合手段之外，电磁感应加热作为一种绿色、先进、高效的沥青路面养护手段，其具有良好的应用价值，国内外研究者对此展开了一系列研究。有研究发现，在感应加热过程中，沥青混凝土在纵向上呈现出明显的温度梯度分布特性，这将导致沥青混凝土在不同深度的愈合效率不同。然而目前还缺乏一套完整的方法体系，来通过数值模拟分析这种传热行为，模拟过程中的温度变化和能量传递过程，探索各种因素对感应加热传热行为的影响规律，寻求合适的加热方式和参数设置。因此，首先，本研究根据相关技术规范和要求，成型AC-13钢砂沥青混凝土车辙板，再用亚微米级CT扫描仪扫描得到由车辙板切割的小梁试样的扫描图像，并对图像进行处理和阈值分割；其次，利用医学软件Mimics对钢砂沥青混凝土试件的三维模型进行重建，经过后处理和网格划分后，将其转换为可进行有限元分析的实体三维细观模型；随后，通过DSR试验分析70#基质沥青的流动特性系数确定其起始自愈合温度约为36℃，并在COMSOL Multiphysics软件中建立感应加热系统有限元分析模型，从时间和空间上分析在不同钢砂掺量、电流强度及加热方式下，参数变化对感应加热温度场的影响特性；接下来从能量的角度出发，计算在感应加热过程中钢砂对沥青混凝土传递的热量，综合考虑感应加热效果与能量利用效率，以优化参数配置。最后，通过感应加热试验验证模型的正确性，分别对不同掺量的小梁试件进行感应加热，利用红外成像仪拍摄沥青混凝土愈合过程中的红外图像，结果表明，试验与模拟结果的吻合率达84.3%，并以此对温度模拟结果进行了修正。 |
| 作者： | 蔡皓东 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 何亮 |
| 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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