沥青混合料骨架填充体系细观结构及应力应变传递机制研究
发布时间：2021-04-16 22:46
沥青混合料是由集料、沥青、矿粉和添加剂等组成的多相复合材料,复杂的材料组成导致荷载作用下产生复杂的破坏类型。传统宏观尺度经验性评价方法难以获取沥青混合料内部材料分布状态,以及荷载作用下应力应变传递机制,因此,无法从机理上揭示沥青混合料的破坏机理。细观尺度的研究方法和测试手段,包括颗粒堆积理论、数字图像处理技术和工业CT等,为研究沥青混合料细观结构及应力应变传递机制提供新的思路。在细观尺度上,沥青混合料包括形成骨架的集料和填充骨架之间空隙的砂浆,即骨架填充体系。以沥青混合料骨架填充体系为研究对象,采用细观尺度的研究方法,提出了骨架填充体系评价方法,开发了细观结构识别及提取算法,分析了骨架填充状态对细观结构的影响,揭示了骨架填充体系应变场分布规律,以及集料砂浆接触力传递机制。具体研究内容及成果如下:根据集料在沥青混合料中的骨架填充作用,提出了集料颗粒分级方法,确定了主骨架颗粒、干涉颗粒和填充颗粒的粒径范围。通过CPM模型计算多级颗粒的虚拟堆积密实度,结合级配曲线计算堆积体的体积和形成空隙的体积,进而提出了干涉系数和填充系数的计算方法,并计算不同沥青混合料干涉系数和填充系数。基于工业CT获取...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 颗粒材料堆积理论研究
1.2.2 基于图像的细观结构参数提取算法研究
1.2.3 沥青混合料细观结构特性研究
1.2.4 数字散斑方法应变场分布规律研究
1.2.5 离散单元法沥青混合料力学响应研究
1.2.6 文献综述分析
1.3 主要研究内容及技术路线
第2章 沥青混合料骨架填充体系评价方法研究
2.1 颗粒材料级配理论
2.1.1 颗粒堆积理论
2.1.2 Fuller颗粒级配最大密度理论
2.1.3 Bailey级配设计方法
2.1.4 主骨架颗粒理论
2.2 基于颗粒堆积理论的颗粒分级方法
2.3 颗粒骨架填充体系评价方法
2.3.1 CPM模型颗粒堆积密实度计算方法
2.3.2 干涉填充系数计算方法
2.3.3 不同级配沥青混合料干涉填充系数计算
2.4 本章小结
第3章 沥青混合料细观结构识别算法研究
3.1 图像获取方法及试验原材料性质
3.1.1 工业CT图像获取方法
3.1.2 试验原材料基本性质
3.2 沥青混合料断面图像分割及细观结构信息提取
3.2.1 不同类型图像灰度分布特征研究
3.2.2 图像增强及降噪方法优化
3.2.3 图像分割算法选择及效果分析
3.3 图像分割效果级配验证
3.4 本章小结
第4章 骨架填充体系细观结构特性表征
4.1 集料骨架细观结构特性研究
4.1.1 骨架颗粒之间接触的计算方法
4.1.2 干涉系数有效性验证
4.1.3 骨架颗粒接触点数量分析
4.2 沥青砂浆分布特性研究
4.2.1 填充系数有效性验证
4.2.2 有效砂浆膜厚度分布规律
4.3 空隙三维体积及空间分布研究
4.3.1 三维空隙体积分布
4.3.2 三维空隙空间位置分布
4.3.3 三维空隙体积分布和位置分布分形特征
4.4 本章小结
第5章 骨架填充体系局部化变形机理研究
5.1 数字散斑方法基本原理及测试参数优化
5.1.1 数字散斑方法基本原理介绍
5.1.2 细观变形测试精度分析及参数优化
5.2 沥青砂浆位置应变场提取方法
5.3 填充沥青砂浆应变场分布规律
5.3.1 沥青砂浆应变场时域演化规律
5.3.2 试验温度对高应变区分布影响
5.3.3 加载速度对高应变区分布影响
5.4 骨架颗粒与沥青砂浆应变场分布的关系
5.5 本章小结
第6章 骨架填充体系应力传递规律研究
6.1 离散单元法基本原理及模型构建
6.1.1 离散单元法基本方程
6.1.2 基于图像的离散元几何模型构建
6.1.3 不同颗粒之间接触模型设置
6.2 沥青砂浆粘弹性模型参数获取及模型验证
6.2.1 沥青砂浆材料基本信息
6.2.2 沥青砂浆粘弹性模量参数获取
6.2.3 沥青混合料离散元模型验证
6.3 细观结构和砂浆属性对接触力传递影响规律
6.3.1 细观结构对集料接触力的影响
6.3.2 细观结构对砂浆接触力的影响
6.3.3 沥青砂浆性能对集料接触力的影响
6.3.4 沥青砂浆性能对砂浆接触力的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3142305
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 颗粒材料堆积理论研究
1.2.2 基于图像的细观结构参数提取算法研究
1.2.3 沥青混合料细观结构特性研究
1.2.4 数字散斑方法应变场分布规律研究
1.2.5 离散单元法沥青混合料力学响应研究
1.2.6 文献综述分析
1.3 主要研究内容及技术路线
第2章 沥青混合料骨架填充体系评价方法研究
2.1 颗粒材料级配理论
2.1.1 颗粒堆积理论
2.1.2 Fuller颗粒级配最大密度理论
2.1.3 Bailey级配设计方法
2.1.4 主骨架颗粒理论
2.2 基于颗粒堆积理论的颗粒分级方法
2.3 颗粒骨架填充体系评价方法
2.3.1 CPM模型颗粒堆积密实度计算方法
2.3.2 干涉填充系数计算方法
2.3.3 不同级配沥青混合料干涉填充系数计算
2.4 本章小结
第3章 沥青混合料细观结构识别算法研究
3.1 图像获取方法及试验原材料性质
3.1.1 工业CT图像获取方法
3.1.2 试验原材料基本性质
3.2 沥青混合料断面图像分割及细观结构信息提取
3.2.1 不同类型图像灰度分布特征研究
3.2.2 图像增强及降噪方法优化
3.2.3 图像分割算法选择及效果分析
3.3 图像分割效果级配验证
3.4 本章小结
第4章 骨架填充体系细观结构特性表征
4.1 集料骨架细观结构特性研究
4.1.1 骨架颗粒之间接触的计算方法
4.1.2 干涉系数有效性验证
4.1.3 骨架颗粒接触点数量分析
4.2 沥青砂浆分布特性研究
4.2.1 填充系数有效性验证
4.2.2 有效砂浆膜厚度分布规律
4.3 空隙三维体积及空间分布研究
4.3.1 三维空隙体积分布
4.3.2 三维空隙空间位置分布
4.3.3 三维空隙体积分布和位置分布分形特征
4.4 本章小结
第5章 骨架填充体系局部化变形机理研究
5.1 数字散斑方法基本原理及测试参数优化
5.1.1 数字散斑方法基本原理介绍
5.1.2 细观变形测试精度分析及参数优化
5.2 沥青砂浆位置应变场提取方法
5.3 填充沥青砂浆应变场分布规律
5.3.1 沥青砂浆应变场时域演化规律
5.3.2 试验温度对高应变区分布影响
5.3.3 加载速度对高应变区分布影响
5.4 骨架颗粒与沥青砂浆应变场分布的关系
5.5 本章小结
第6章 骨架填充体系应力传递规律研究
6.1 离散单元法基本原理及模型构建
6.1.1 离散单元法基本方程
6.1.2 基于图像的离散元几何模型构建
6.1.3 不同颗粒之间接触模型设置
6.2 沥青砂浆粘弹性模型参数获取及模型验证
6.2.1 沥青砂浆材料基本信息
6.2.2 沥青砂浆粘弹性模量参数获取
6.2.3 沥青混合料离散元模型验证
6.3 细观结构和砂浆属性对接触力传递影响规律
6.3.1 细观结构对集料接触力的影响
6.3.2 细观结构对砂浆接触力的影响
6.3.3 沥青砂浆性能对集料接触力的影响
6.3.4 沥青砂浆性能对砂浆接触力的影响
6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3142305
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