沥青混合料离析机理研究
发布时间：2021-03-26 16:51
本文针对沥青路面施工中沥青混合料离析的现象进行研究,分析沥青膜作用对于离析的影响,并试图通过离散元工具建立含沥青膜的沥青混合料离析模型,确定离析颗粒模型微观参数取值,设计仿真试验并基于此模型分析粗集料级配、沥青砂浆性质对于沥青混合料施工离析的影响,并对沥青混合料施工离析的机理进行总结。具体来说:首先,选定合适离散元软件,通过对比离散元软件PFC及EDEM对于沥青混合料离析问题分析的能力,即从建模和机械作用实现、计算效率及参数意义明确性方面进行对比分析选定EDEM作为本研究适用软件;分析沥青膜对于沥青混合料离析研究的必要性:对不含沥青膜的集料离析进行离散元仿真,得到的料堆形态及颗粒分布与实际情况有较大差异,并由理论说明,沥青膜粘附力在离析研究中不可忽略。之后,建立含沥青膜的沥青混合料颗粒离析模型。进行的工作包含:提出适用于沥青混合料离析的颗粒模型简化假定,将复杂的沥青混合料颗粒简化为表面裹覆沥青砂浆的粗集料球体颗粒;选定考虑JKR粘附的Hertz-Mindlin颗粒接触模型作为离散元软件中颗粒接触模型,从而建立表面裹覆沥青砂浆的粗集料球体颗粒与离散元内球体颗粒的理论联系,建立了离散元内考...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沥青路面施工离析示意图
取料，比较其级配变化。得到结论：AM-16的混合均匀度＞OGFC-16的混合均匀度＞AC-16的混合均匀度＞SMA-16的混合均匀度；级配集料中对路面混合料离析程度影响较大的是中间粒径（4.75mm和2.36mm）颗粒数量。秦雯，沙爱民[3]等的研究中提及了混合料下落堆积于传送带上的模拟试验，试验时，首先将不同组成的混合料拌和均匀，然后将混合好的集料按相同质量装入模拟料仓中，进行卸料。将下落至传送带上的集料等分，按顺序分别对其进行蹄分处理，计算各部分材料的细料含量，通过细料含量的变化分析集料在下落中发生的离析现象。图1-2混合料离析典型简化实验示意图[19]离散元方法基本思想是把不连续体分离为刚性元素的集合，使各个刚性元素满足运动方程，用时步迭代的方法求解各刚性元素的运动方程，继而求得不连续体的整体运动形态。离散元软件可依靠不同颗粒接触模型与不同参数取值，对离散颗粒的运动及分布进行计算，得到直观的颗粒分布情况且便于统计。林超，胡力群[21]等使用PFC2D进行颗粒摩擦系数、堆积角与离析程度的关系研究。
东南大学硕士学位论文6选取10组摩擦系数进行模拟研究，统计不同摩擦系数的堆积角，并计算不同堆积角时颗粒的离析程度；当摩擦系数较小时，堆积角的值也很小；摩擦系数增长到1.0以上时，料堆锥体底面直径和锥体高度基本没有变化；并得到堆积角与混合均匀度呈指数关系，在最大堆积角的范围内，随着堆积角的增大，料堆的均匀性越来越好熊保林，李云龙[22]等根据离散单元法基本原理，采用离散元软件PFC3D颗粒离散软件，进行实际试验与堆积模拟，如图所示。定义从800mm高度落入底盘(直径130mm)上的沥青混合料，称为内部混合料；落入底盘(直径130~200mm)上的沥青混合料，称为中部混合料；余下底盘上(直径大于200mm)的沥青混合料，称为外部混合料。PFC3D离散元程序的模拟结果筛孔19、16和9.5mm处通过率有3.9%、3.4%和3.4%的差别，其他筛孔处两者的通过率之差基本上在3.0%以内，和实际试验情况基本吻合。图1-3离散元软件对于集料卸落过程仿真[22]赵青龙，赵利军[23]等利用离散元软件EDEM研究搅拌工艺对沥青混合料搅拌均匀性的影响，主要研究搅拌器参数与投料位置、投料时间对沥青混合料拌和均匀性的影响。得到搅拌器横向中央位置投料时，所需的搅拌时间最短，搅拌效率最高，搅拌均匀性最好；轴向端部位置投料时，所需的搅拌时间最长，搅拌效率最低，混合料搅拌均匀性较差等结论。图1-4EDEM对不考虑沥青膜作用的集料搅拌过程离析仿真[23]对上述已有研究总结，采用模拟试验对沥青混合料离析程度进行评价虽已取得一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元的微型马铃薯仿真参数标定[J]. 刘文政,何进,李洪文,李学强,郑侃,魏忠彩. 农业机械学报. 2018(05)
[2]马铃薯种薯机械排种离散元仿真模型参数确定及验证[J]. 石林榕,孙伟,赵武云,杨小平,冯斌. 农业工程学报. 2018(06)
[3]D-最优混料试验设计法优化阿德福韦酯片处方[J]. 张春燕,赵迎春,范义凤. 中国药师. 2017(12)
[4]具有复杂约束混料试验的渐近D-最优设计[J]. 李光辉,张崇岐. 应用概率统计. 2017(02)
[5]沥青路面离析的数字图像评价方法[J]. 张争奇,徐耀辉,胡红松,石伟,张苛. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[6]快速评价沥青混合料离析新方法的应用研究[J]. 祝海折. 公路交通技术. 2016(01)
[7]大粒径沥青混合料级配离析测量和评价方法[J]. 刘红瑛,叶松,谭发茂,陈治君. 郑州大学学报(工学版). 2014(02)
[8]离散单元法在单颗粒物料单向压缩下的能耗研究[J]. 母福生,栗慧,熊宏志. 有色金属(选矿部分). 2013(01)
[9]级配对基层混合料离析影响的理论分析[J]. 陈潇,周明凯. 公路. 2012(06)
[10]小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定[J]. 王成军,李耀明,马履中,马征. 农业工程学报. 2012(11)
博士论文
[1]HMA级配离析特性的研究[D]. 丁银萍.大连理工大学 2009
[2]沥青混合料离析及其对路面结构均匀性的影响[D]. 谭发茂.天津大学 2008
[3]沥青混合料离析机理与评价指标[D]. 唐娴.长安大学 2008
硕士论文
[1]透水路面孔隙堵塞机理试验模拟研究[D]. 李莉.山东大学 2018
[2]基于负压扩孔技术的煤层气储层改造机理及效果评价[D]. 张凤华.中国石油大学(华东) 2016
[3]沥青路面施工设备状态对施工质量的影响研究[D]. 陶永宏.长安大学 2015
[4]庆阳黄土动力特性试验及颗粒流模拟研究[D]. 潘宝骝.中国矿业大学 2015
[5]搅拌工艺对沥青混合料搅拌均匀性的影响[D]. 赵青龙.长安大学 2015
[6]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[7]沥青混合料装料、卸料过程中的离析研究[D]. 陈长锡.长安大学 2015
[8]自然落料状态下路面混合料离析研究[D]. 林超.长安大学 2014
[9]高速公路沥青路面使用性能检测评价与抗车辙数值模拟[D]. 史修银.长沙理工大学 2014
[10]铲式精密播种机的离散元仿真方法研究[D]. 薛宏达.沈阳理工大学 2013
本文编号：3101924
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沥青路面施工离析示意图
取料，比较其级配变化。得到结论：AM-16的混合均匀度＞OGFC-16的混合均匀度＞AC-16的混合均匀度＞SMA-16的混合均匀度；级配集料中对路面混合料离析程度影响较大的是中间粒径（4.75mm和2.36mm）颗粒数量。秦雯，沙爱民[3]等的研究中提及了混合料下落堆积于传送带上的模拟试验，试验时，首先将不同组成的混合料拌和均匀，然后将混合好的集料按相同质量装入模拟料仓中，进行卸料。将下落至传送带上的集料等分，按顺序分别对其进行蹄分处理，计算各部分材料的细料含量，通过细料含量的变化分析集料在下落中发生的离析现象。图1-2混合料离析典型简化实验示意图[19]离散元方法基本思想是把不连续体分离为刚性元素的集合，使各个刚性元素满足运动方程，用时步迭代的方法求解各刚性元素的运动方程，继而求得不连续体的整体运动形态。离散元软件可依靠不同颗粒接触模型与不同参数取值，对离散颗粒的运动及分布进行计算，得到直观的颗粒分布情况且便于统计。林超，胡力群[21]等使用PFC2D进行颗粒摩擦系数、堆积角与离析程度的关系研究。
东南大学硕士学位论文6选取10组摩擦系数进行模拟研究，统计不同摩擦系数的堆积角，并计算不同堆积角时颗粒的离析程度；当摩擦系数较小时，堆积角的值也很小；摩擦系数增长到1.0以上时，料堆锥体底面直径和锥体高度基本没有变化；并得到堆积角与混合均匀度呈指数关系，在最大堆积角的范围内，随着堆积角的增大，料堆的均匀性越来越好熊保林，李云龙[22]等根据离散单元法基本原理，采用离散元软件PFC3D颗粒离散软件，进行实际试验与堆积模拟，如图所示。定义从800mm高度落入底盘(直径130mm)上的沥青混合料，称为内部混合料；落入底盘(直径130~200mm)上的沥青混合料，称为中部混合料；余下底盘上(直径大于200mm)的沥青混合料，称为外部混合料。PFC3D离散元程序的模拟结果筛孔19、16和9.5mm处通过率有3.9%、3.4%和3.4%的差别，其他筛孔处两者的通过率之差基本上在3.0%以内，和实际试验情况基本吻合。图1-3离散元软件对于集料卸落过程仿真[22]赵青龙，赵利军[23]等利用离散元软件EDEM研究搅拌工艺对沥青混合料搅拌均匀性的影响，主要研究搅拌器参数与投料位置、投料时间对沥青混合料拌和均匀性的影响。得到搅拌器横向中央位置投料时，所需的搅拌时间最短，搅拌效率最高，搅拌均匀性最好；轴向端部位置投料时，所需的搅拌时间最长，搅拌效率最低，混合料搅拌均匀性较差等结论。图1-4EDEM对不考虑沥青膜作用的集料搅拌过程离析仿真[23]对上述已有研究总结，采用模拟试验对沥青混合料离析程度进行评价虽已取得一定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散元的微型马铃薯仿真参数标定[J]. 刘文政,何进,李洪文,李学强,郑侃,魏忠彩. 农业机械学报. 2018(05)
[2]马铃薯种薯机械排种离散元仿真模型参数确定及验证[J]. 石林榕,孙伟,赵武云,杨小平,冯斌. 农业工程学报. 2018(06)
[3]D-最优混料试验设计法优化阿德福韦酯片处方[J]. 张春燕,赵迎春,范义凤. 中国药师. 2017(12)
[4]具有复杂约束混料试验的渐近D-最优设计[J]. 李光辉,张崇岐. 应用概率统计. 2017(02)
[5]沥青路面离析的数字图像评价方法[J]. 张争奇,徐耀辉,胡红松,石伟,张苛. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(09)
[6]快速评价沥青混合料离析新方法的应用研究[J]. 祝海折. 公路交通技术. 2016(01)
[7]大粒径沥青混合料级配离析测量和评价方法[J]. 刘红瑛,叶松,谭发茂,陈治君. 郑州大学学报(工学版). 2014(02)
[8]离散单元法在单颗粒物料单向压缩下的能耗研究[J]. 母福生,栗慧,熊宏志. 有色金属(选矿部分). 2013(01)
[9]级配对基层混合料离析影响的理论分析[J]. 陈潇,周明凯. 公路. 2012(06)
[10]小麦籽粒碰撞模型中恢复系数的测定[J]. 王成军,李耀明,马履中,马征. 农业工程学报. 2012(11)
博士论文
[1]HMA级配离析特性的研究[D]. 丁银萍.大连理工大学 2009
[2]沥青混合料离析及其对路面结构均匀性的影响[D]. 谭发茂.天津大学 2008
[3]沥青混合料离析机理与评价指标[D]. 唐娴.长安大学 2008
硕士论文
[1]透水路面孔隙堵塞机理试验模拟研究[D]. 李莉.山东大学 2018
[2]基于负压扩孔技术的煤层气储层改造机理及效果评价[D]. 张凤华.中国石油大学(华东) 2016
[3]沥青路面施工设备状态对施工质量的影响研究[D]. 陶永宏.长安大学 2015
[4]庆阳黄土动力特性试验及颗粒流模拟研究[D]. 潘宝骝.中国矿业大学 2015
[5]搅拌工艺对沥青混合料搅拌均匀性的影响[D]. 赵青龙.长安大学 2015
[6]基于DEM的沥青混合料振动筛分效率估算与试验研究[D]. 杨龙飞.长安大学 2015
[7]沥青混合料装料、卸料过程中的离析研究[D]. 陈长锡.长安大学 2015
[8]自然落料状态下路面混合料离析研究[D]. 林超.长安大学 2014
[9]高速公路沥青路面使用性能检测评价与抗车辙数值模拟[D]. 史修银.长沙理工大学 2014
[10]铲式精密播种机的离散元仿真方法研究[D]. 薛宏达.沈阳理工大学 2013
本文编号：3101924
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