基于三维离散单元法沥青混合料剪切疲劳特性研究

发布时间：2021-07-03 11:21

　　近年来,我国交通领域取得了一系列辉煌的成就,其中公路建设领域的成就也是格外突出。但是,随着公路使用时间的增加,一系列突出问题也就慢慢出现了,尤其是在重复行驶的重载车辆多次的轮压作用下,沥青混合料路面还未达到设计使用年限便出现了裂缝,从而面临由于疲劳破坏而被迫退出服务期的境遇。传统的沥青路面的疲劳破坏形式主要是沥青路面的弯曲疲劳破坏,这种破坏形式主要形成自下而上（bottom-up）的裂缝形式。然而,随着重载,超载型车辆的增多,加之现在半刚性基层的大量使用,使得当下的裂缝形式的主要形成方式成为了自上而下（top-down）的剪切疲劳破坏。因此,剪切开裂成了当下沥青路面的主流破坏形式。因此,本文通过利用CT扫描技术和沥青混凝土微观结构数字图像处理程序（MASAC）来得到沥青混合料试件的各内部具体信息,并且基于三维离散元法,利用软件PFC3D实现沥青混合料试件的虚拟三维离散元建模,进一步在得到的模型基础上进行沥青混合料剪切疲劳试验的数值模拟,然后利用室内试验对得到的相应结论进行验证,从而探究不同级配类型、不同油石比、不同温度等因素对沥青混合料剪切疲劳性能的影响效应。研究结果表明:集料级配、油... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ｃｔ扫描沥青混合料试件图像图像处理程序ＭＡＳＡＣ的应用??

浙江大学硕士学位论文?基于ＣＴ技术的沥青混合料图像处理??ＢＭＰ格式，此时，就达到了前处理的目的，将原始图片转换成了可进行下一步操作的灰??度图，其中，灰度图中，白色部分表示粗集料，黑色部分显示为沥青砂浆。同理，在上述??处理完噪声等无关信息的图片基础上，利用ＡＣＤＳｅｅ软件对原始图片中选定的图片信息进??行反相处理，从而可以得到真实空隙的边界区域，此时，白色区域即表示空隙，图２．２所??示即为处理后图片情况：??＿■??（ａ）集料与胶浆?（ｂ）空隙??图２．２图像前处理后的灰度图??２．２．２图像分析与识别??基于前面得到的灰度图依然无法直接应用于后面三维离散元的模型重构之中，依然需??要具体将沥青混合料中所有相体的具体边界识别出来从而进一步转换成可以用于三维离??散元的模型重构的具体数字信息，因此，本文采用杨宇亮等研发的ＭＡＳＡＣ程序［５８］进行图??像分析与边界识别，最终得到的识别后的沥青混合料图像如图２．３所示。??Ｈ??图２．３边界识别后的混合料图像??２．２．３图像信息化??利用ＭＡＳＡＣ程序处理后的沥青混合料不同组分的相关信息借助ＶＣ＋＋软件进行输出，??包括沥青混合料各相体内部颗粒边界的坐标，颗粒粒径，集料周长，面积等等数字化信息，??形成了为沥青混合料进一步的三维重构以及研究沥青混合料的空隙分布特征以及对沥青??混合料均句性的研究等等微观结构的详细的定量分析一系列的完整的图像信息数字化输??２０??

浙江大学硕士学位论文?基于ＣＴ技术的沥青混合料图像处理??ＢＭＰ格式，此时，就达到了前处理的目的，将原始图片转换成了可进行下一步操作的灰??度图，其中，灰度图中，白色部分表示粗集料，黑色部分显示为沥青砂浆。同理，在上述??处理完噪声等无关信息的图片基础上，利用ＡＣＤＳｅｅ软件对原始图片中选定的图片信息进??行反相处理，从而可以得到真实空隙的边界区域，此时，白色区域即表示空隙，图２．２所??示即为处理后图片情况：??＿■??（ａ）集料与胶浆?（ｂ）空隙??图２．２图像前处理后的灰度图??２．２．２图像分析与识别??基于前面得到的灰度图依然无法直接应用于后面三维离散元的模型重构之中，依然需??要具体将沥青混合料中所有相体的具体边界识别出来从而进一步转换成可以用于三维离??散元的模型重构的具体数字信息，因此，本文采用杨宇亮等研发的ＭＡＳＡＣ程序［５８］进行图??像分析与边界识别，最终得到的识别后的沥青混合料图像如图２．３所示。??Ｈ??图２．３边界识别后的混合料图像??２．２．３图像信息化??利用ＭＡＳＡＣ程序处理后的沥青混合料不同组分的相关信息借助ＶＣ＋＋软件进行输出，??包括沥青混合料各相体内部颗粒边界的坐标，颗粒粒径，集料周长，面积等等数字化信息，??形成了为沥青混合料进一步的三维重构以及研究沥青混合料的空隙分布特征以及对沥青??混合料均句性的研究等等微观结构的详细的定量分析一系列的完整的图像信息数字化输??２０??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CT技术的沥青混合料空隙率预测方法[J]. 郭乃胜,YOU Z P,谭忆秋,赵颖华.  中国公路学报. 2016(08)
[2]沥青混合料剪切疲劳试验研究[J]. 谢军,黄林.  中外公路. 2016(01)
[3]Three-dimensional modeling and simulation of asphalt concrete mixtures based on X-ray CT microstructure images[J]. Hainian Wang,Zhihan Huang,Lei Li,Zhanping You,Yu Chen.  Journal of Traffic and Transportation Engineering（English Edition）. 2014(01)
[4]基于内聚力模型的沥青混凝土疲劳损伤数值研究(英文)[J]. 金光来,黄晓明,张苏龙,梁彦龙.  Journal of Southeast University（English Edition）. 2013(04)
[5]基于单轴贯入重复剪切试验的沥青混合料永久变形[J]. 许严,孙立军,刘黎萍.  同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[6]重复荷载下沥青混合料变形的数值模拟[J]. 张丽娟,张肖宁,徐伟.  公路. 2010(04)
[7]基于离散元法的沥青混合料虚拟疲劳试验方法[J]. 陈俊,黄晓明.  吉林大学学报(工学版). 2010(02)
[8]大粒径沥青混合料疲劳试验研究[J]. 饶奇志,叶会,张亮,李闯民.  中外公路. 2010(01)
[9]基于抗剪性能的沥青混合料剪切疲劳变形研究方法[J]. 袁峻.  交通标准化. 2009(23)
[10]沥青混合料粘弹性行为ABAQUS有限元模拟[J]. 范安俊,黄晓明,彭彬.  石油沥青. 2009(05)

博士论文
[1]交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D]. 周志刚.中南大学 2003

硕士论文
[1]基于三维离散元的沥青混合料数值模拟方法研究[D]. 邓志刚.华南理工大学 2017
[2]基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究[D]. 袁畅.长沙理工大学 2015
[3]基于PFC3D的沥青混合料虚拟试验研究[D]. 张垚.东南大学 2015
[4]基于离散元法的沥青混合料剪切变形数值模拟研究[D]. 黄筑强.长沙理工大学 2013
[5]基于CT图像沥青混合料三维有限元数值模拟研究[D]. 孙红红.西安建筑科技大学 2012
[6]不同温度和轮载下沥青混合料车辙数值模拟[D]. 尚晋.华中科技大学 2009
[7]沥青路面数值模拟及单轴贯入蠕变试验研究[D]. 张宏.重庆交通大学 2008
[8]沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估[D]. 黄菲.东南大学 2006



本文编号：3262486