应变LAOS下沥青非线性流变特征研究
发布时间：2021-12-11 21:49
目前,对于沥青流变特征的研究主要集中在线性流变领域,然而沥青在真实的使用环境中,其往往会承受比较大的荷载,此时沥青表现出非线性流变特征,传统的线性流变理论不再适用,需要非线性流变学方法表征沥青的流变性能。此外,文献研究表明,材料在疲劳过程中其应力输出曲线会逐渐偏离标准正弦函数,从而使材料表现出非线性流变特征。因此,本研究基于大幅振荡剪切试验（LAOS）,利用傅里叶流变学理论和Lissajous曲线方法,对基质沥青、聚氨酯（PU）改性沥青、SBS改性沥青、RTFOT老化沥青和PAV老化沥青的非线性流变特征开展系统研究,并将非线性流变学方法拓展至疲劳研究领域,明确基质沥青和PU改性沥青在大应变下的疲劳损伤特征。首先,根据应变扫描试验确定线性流变区和非线性流变区,从而确定LAOS试验所施加的应变大小,对中海油70#基质沥青、PU改性沥青和SBS改性沥青进行温度扫描和频率扫描,明确聚氨酯掺入对沥青线性流变特征的影响。为探究油源和不同老化状态对沥青非线性流变特征的影响,选取德胜70#基质沥青,对其进行旋转薄膜加热试验（RTFOT）和压力老化容器（PAV）加速沥青老化试验分别模拟沥青的短期老化和长...
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SAOS和LAOS对比示意图[10]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文6图1-2傅里叶流变频域谱示意图[23]Wilhelm利用高性能模数转换器(ADC)和特殊的傅里叶变换算法，建立了高精度的傅里叶流变学(FT-Rheology)学科，并提出用叠加的n次谐波与线性响应谐波的振幅比In/1和相位差Φn来定量描述材料的非线性粘弹响应的程度[24-26]。如果材料的输出应力为非标准正弦曲线，那么其傅里叶变换得到的频域谱中，I3/I1必定不为零，但仅通过肉眼观察输出应力曲线的形状可能无法发现出明显的偏离标准正弦函数的扭曲。因此，傅里叶变换流变学具有较高的灵敏度，傅里叶变换频谱图能够有效地鉴别材料的非线性流变响应，同时，I3/I1是傅里叶流变学中最为常用的参数[27]。Hyun对比了软凝胶和硬凝胶的非线性流变行为，发现硬凝胶的I3/I1随应变增大而增大，到达平台值后趋于稳定，而软凝胶的I3/I1会随应变值先增大后减小再增大[28]。Jean基于傅里叶流变学理论研究了炭黑填充天然橡胶的非线性粘弹特性，结果表明，炭黑会分散在橡胶内部形成网络结构，其应变增加对基体产生比较大的非线性流变贡献，从而对I3/1随应变的变化规律产生较大的影响[29]。Fleury基于傅里叶流变学理论对比了线型和长支链状的聚乙烯非线性流变特征差异性，发现二者的长支链状的聚乙烯I3/I1值更高，二者的I5/I1值则相差更大，傅里叶流变学方法能有效的区分两种样品之间的差异性[30]。耿延训通过傅里叶流变学研究了乙酰化纳米纤维素水凝胶的结构转变行为，结果表明Ca2+离子能加速凝胶非线性行为的发生，I3/I1随应变的变化规律能反映出凝胶内部聚集与交联网络的形成，说明傅里叶流变学能在一定程度上反映出材料内部的微观结构变化[31]。1.2.2.2应力分解法Cho利用应力的对称性，(x,y)=(x,y)，其中x=，y=/，将?
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文8方法。此外，通过观察Lissajous曲线形状变化，可以获得材料的特殊非线性流变特性，例如环内应变硬化、环内应变软化和屈服等行为[22]。Ewoldt在切比雪夫应力分解和Lissajous曲线的基础上定义了大应变模量LG，最小应变模量MG，最小应变速率动态粘度M，大应变速率动态粘度L，刚性/软化比S以及增稠/剪切变稀比T，图示和计算方法分别如图1-3和式(1-11~1-16)所示[33]。图1-3Lissajous曲线示意图及参数定义[33]M13:03nnodddGnGeed===+(1-11)0(1)/2L13:(1)nnnoddGGee===++(1-12)(1)/2M13:01(1)3nnnodddnGvvd===+(1-13)
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能聚氨酯透水混合料关键性能研究[J]. 李添帅,陆国阳,王大为,洪斌,谭忆秋,OESER Markus. 中国公路学报. 2019(04)
[2]基于累计耗散能量比的改性沥青疲劳性能[J]. 孟勇军,张肖宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
博士论文
[1]烯烃嵌段共聚物非线性流变行为与结晶行为研究[D]. 聂智军.上海交通大学 2017
[2]振荡剪切流变学研究胶体悬浮体系的非晶液—固转变[D]. 疏瑞文.华南理工大学 2014
[3]基于粘弹特性的沥青疲劳—流变机理研究[D]. 单丽岩.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]乙酰化纳米纤维素水凝胶的微观结构演变与非线性流变行为研究[D]. 耿延训.江南大学 2019
[2]环氧沥青结合料非线性流变性能研究[D]. 梁瑞.西北农林科技大学 2018
[3]适用于桥面铺装的聚氨酯（PU）改性沥青及混合料性能研究[D]. 祁冰.长安大学 2018
[4]基于黏弹特性的沥青损伤演化规律分析[D]. 田霜.哈尔滨工业大学 2017
[5]大幅振荡剪切荷载作用下沥青流变特性研究[D]. 贺鸿森.哈尔滨工业大学 2017
[6]聚氨酯（PU）改性沥青的制备与性能研究[D]. 班孝义.长安大学 2017
[7]聚氨酯改性沥青及其混合料的性能研究[D]. 舒睿.北京建筑大学 2016
[8]聚氨酯改性沥青的性能研究[D]. 夏磊.中国石油大学(华东) 2016
[9]聚氨酯空隙弹性路面混合料的性能研究[D]. 孙铭鑫.东南大学 2016
[10]高填充炭黑/天然橡胶混炼胶及其凝胶的非线性黏弹行为研究[D]. 甘顺昌.浙江大学 2016
本文编号：3535460
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SAOS和LAOS对比示意图[10]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文6图1-2傅里叶流变频域谱示意图[23]Wilhelm利用高性能模数转换器(ADC)和特殊的傅里叶变换算法，建立了高精度的傅里叶流变学(FT-Rheology)学科，并提出用叠加的n次谐波与线性响应谐波的振幅比In/1和相位差Φn来定量描述材料的非线性粘弹响应的程度[24-26]。如果材料的输出应力为非标准正弦曲线，那么其傅里叶变换得到的频域谱中，I3/I1必定不为零，但仅通过肉眼观察输出应力曲线的形状可能无法发现出明显的偏离标准正弦函数的扭曲。因此，傅里叶变换流变学具有较高的灵敏度，傅里叶变换频谱图能够有效地鉴别材料的非线性流变响应，同时，I3/I1是傅里叶流变学中最为常用的参数[27]。Hyun对比了软凝胶和硬凝胶的非线性流变行为，发现硬凝胶的I3/I1随应变增大而增大，到达平台值后趋于稳定，而软凝胶的I3/I1会随应变值先增大后减小再增大[28]。Jean基于傅里叶流变学理论研究了炭黑填充天然橡胶的非线性粘弹特性，结果表明，炭黑会分散在橡胶内部形成网络结构，其应变增加对基体产生比较大的非线性流变贡献，从而对I3/1随应变的变化规律产生较大的影响[29]。Fleury基于傅里叶流变学理论对比了线型和长支链状的聚乙烯非线性流变特征差异性，发现二者的长支链状的聚乙烯I3/I1值更高，二者的I5/I1值则相差更大，傅里叶流变学方法能有效的区分两种样品之间的差异性[30]。耿延训通过傅里叶流变学研究了乙酰化纳米纤维素水凝胶的结构转变行为，结果表明Ca2+离子能加速凝胶非线性行为的发生，I3/I1随应变的变化规律能反映出凝胶内部聚集与交联网络的形成，说明傅里叶流变学能在一定程度上反映出材料内部的微观结构变化[31]。1.2.2.2应力分解法Cho利用应力的对称性，(x,y)=(x,y)，其中x=，y=/，将?
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文8方法。此外，通过观察Lissajous曲线形状变化，可以获得材料的特殊非线性流变特性，例如环内应变硬化、环内应变软化和屈服等行为[22]。Ewoldt在切比雪夫应力分解和Lissajous曲线的基础上定义了大应变模量LG，最小应变模量MG，最小应变速率动态粘度M，大应变速率动态粘度L，刚性/软化比S以及增稠/剪切变稀比T，图示和计算方法分别如图1-3和式(1-11~1-16)所示[33]。图1-3Lissajous曲线示意图及参数定义[33]M13:03nnodddGnGeed===+(1-11)0(1)/2L13:(1)nnnoddGGee===++(1-12)(1)/2M13:01(1)3nnnodddnGvvd===+(1-13)
【参考文献】：
期刊论文
[1]高性能聚氨酯透水混合料关键性能研究[J]. 李添帅,陆国阳,王大为,洪斌,谭忆秋,OESER Markus. 中国公路学报. 2019(04)
[2]基于累计耗散能量比的改性沥青疲劳性能[J]. 孟勇军,张肖宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
博士论文
[1]烯烃嵌段共聚物非线性流变行为与结晶行为研究[D]. 聂智军.上海交通大学 2017
[2]振荡剪切流变学研究胶体悬浮体系的非晶液—固转变[D]. 疏瑞文.华南理工大学 2014
[3]基于粘弹特性的沥青疲劳—流变机理研究[D]. 单丽岩.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]乙酰化纳米纤维素水凝胶的微观结构演变与非线性流变行为研究[D]. 耿延训.江南大学 2019
[2]环氧沥青结合料非线性流变性能研究[D]. 梁瑞.西北农林科技大学 2018
[3]适用于桥面铺装的聚氨酯（PU）改性沥青及混合料性能研究[D]. 祁冰.长安大学 2018
[4]基于黏弹特性的沥青损伤演化规律分析[D]. 田霜.哈尔滨工业大学 2017
[5]大幅振荡剪切荷载作用下沥青流变特性研究[D]. 贺鸿森.哈尔滨工业大学 2017
[6]聚氨酯（PU）改性沥青的制备与性能研究[D]. 班孝义.长安大学 2017
[7]聚氨酯改性沥青及其混合料的性能研究[D]. 舒睿.北京建筑大学 2016
[8]聚氨酯改性沥青的性能研究[D]. 夏磊.中国石油大学(华东) 2016
[9]聚氨酯空隙弹性路面混合料的性能研究[D]. 孙铭鑫.东南大学 2016
[10]高填充炭黑/天然橡胶混炼胶及其凝胶的非线性黏弹行为研究[D]. 甘顺昌.浙江大学 2016
本文编号：3535460
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