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沥青混合料抗疲劳性能评价方法研究
| 论文题名： | 沥青混合料抗疲劳性能评价方法研究 |
| 关键词： | 道路材料;沥青混合料;加载模式;抗疲劳性能 |
| 摘要： | 预测沥青混合料的疲劳寿命是道路结构设计中的基础性问题，对沥青混合料的抗疲劳性能进行评价和比较是材料研发中的重要环节。传统的室内小梁弯曲疲劳试验有两种加载控制模式:控制应力和控制应变，不同的加载模式模拟了道路结构中拉应力最大处的不同受力历程。比较不同材料的疲劳寿命曲线（S-N曲线）时，不同加载模式有着不同的评价结果，这给评价沥青混合料的抗疲劳性能带来了困难。 本文将损伤力学中的材料疲劳损伤演化方程引入到道路结构有限元模型中，模拟了重复车轮荷载下柔性路面结构的损伤场发展过程。通过对面层底部拉应力最大处的变化过程进行分析发现，其损伤变量呈现出线性增长现象，这与半刚性路面基层的指数型增长有着明显差别。同时该处受力过程为应力逐渐减小，应变逐渐增大，体现出荷载向周围结构转移但变形仍然增大的趋势;也目口其疲劳过程既不是应力不变状态，也不是应变不变状态。 通过分析车轮下损伤区域与主要受力区域关系，本文提出了控制能量加载模式，即控制每次循环荷载时施加在小梁试件上的能量是相同的。此模式下施加在梁上的荷载随着小梁刚度减小而不断减小，同时小梁挠度不断增大，最后发生断裂。控制能量加载模式不仅与路面结构中核心损伤区实际受力过程更为符合，因此能更准确预测疲劳寿命，而且反映出了材料自身的力学特性。在相同能量荷载重复冲击下得到的材料疲劳寿命或者累积耗散能，可以将不同刚度大小的材料置于同一原则下进行比较。因此控制能量法是一种简单而有效的沥青混合料抗疲劳性能评价方法。 采用此模式，论文对最高比例50％的不同旧料掺量AC20小梁进行了疲劳试验，证实了该方法的可行性和有效性。通过比较相同能量荷载加载下至断裂的循环次数，发现旧料掺量越大的混合料抗疲劳性能越好。 |
| 作者： | 吴碍 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 赵永利;孙一兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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