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基于多尺度有限单元法的沥青混合料抗裂性能研究
| 论文题名： | 基于多尺度有限单元法的沥青混合料抗裂性能研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;道路工程;半圆弯曲试验;有限单元法;抗裂性能 |
| 摘要： | 沥青混合料的抗裂性能一直都是道路工程领域的研究重点。尽管目前对于宏观尺度的沥青混合料抗裂性能研究有较多的成果与经验，但是缺乏对材料细、微尺度的综合考量。因此，本文通过室内试验以及基于多尺度有限单元法的沥青混合料仿真试验，从多尺度视角研究沥青混合料的开裂行为与抗裂机理。 首先，对现有抗裂性能试验方法进行总结，选取半圆弯曲（SCB）试验方法，通过加载方式的调控，开展了沥青混合料的劈裂及疲劳试验。其次，基于比表面积法对不同沥青砂浆进行配合比设计，采用间接拉伸（IDT）试验与单轴静载蠕变（SUC）试验研究沥青砂浆的力学性能。同时，试验结果为后续沥青混合料数字试件提供参数依据。最后，以尽可能还原实际试验条件为导向，以室内试验结果为依据，采用多尺度有限单元法构建了沥青混合料的数字开裂模型，对沥青混合料虚拟试件开展了SCB仿真试验。通过试验数据与模拟结果的比对，验证了仿真试验的精度与可靠性。 试验及数值模拟结果表明，沥青混合料试件的抗裂表现与切缝长度、试验温度、空隙率大小、混合料类型以及试件厚度等因素直接相关。对比热拌沥青混合料与冷再生混合料性能发现，由于在沥青砂浆力学性能参数上的差异，二者的宏观抗裂性能存在明显区别。通过模拟沥青混合料开裂-破坏全过程，获取了沥青混合料开裂行为。根据仿真试验中裂缝发展的规律，发现了存在裂缝脱离界面往砂浆内部扩展的“临界点”，并提出了沥青混合料开裂行为的细观尺度影响因素的优先级。 |
| 作者： | 邓行宽 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 高磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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