基于黏弹特性的沥青普适本构模型研究

发布时间：2017-08-30 21:35

  本文关键词：基于黏弹特性的沥青普适本构模型研究

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【摘要】：沥青普适黏弹本构模型是指能准确全面描述不同荷载下沥青本构关系的黏弹模型。多年来,沥青黏弹模型的研究一直是研究者们关注的重点,提出了多种黏弹性本构模型。现有的黏弹本构模型均可以较好地模拟沥青在一种或几种荷载作用形式下的力学行为,但是缺乏普适性,并不是对动、静态下的所有荷载作用模式均适用。虽然广义黏弹模型可以反映沥青的动、静态黏弹特性,但是模型复杂,不便于实际应用。因此,建立简单、普适的黏弹本构模型对沥青力学性能预测和路面设计至关重要。针对上述问题,从沥青的黏弹特性入手,首先基于动态荷载和静态荷载试验测试沥青动、静态黏弹性能,分析不同温度和荷载条件下沥青复数模量、相位角、储存模量、损耗模量等动态黏弹参数在频率域内的变化情况,建立各黏弹参数主曲线探究宽频率范围黏弹特性的变化规律,同时分析时间域内蠕变柔量和松弛模量的变化规律,为普适黏弹本构模型的建立奠定基础。其次,基于复杂的动态黏弹特性对黏弹模型进行模型辨识,主要包括经典黏弹模型辨识和分数阶导数模型辨识两部分,研究基本元件个数及组合方式对模型拟合效果的影响,在此基础上初步确定普适黏弹本构模型的模型元件及各元件连接方式。最后,分别基于动态试验数据、静态试验数据和动、静态全部试验数据对沥青普适黏弹本构模型进行参数辨识并分析其拟合结果,确定模型拟合准则,另外选择沥青胶浆按照相同的研究方法对普适黏弹本构模型的适用性进行验证。论文阐述了沥青黏弹本构模型的模型辨识和参数辨识过程,为沥青普适黏弹本构模型的建立及力学性能预测提供了理论依据,同时也为其他黏弹材料本构模型的研究提供一定的参考和依据。
【关键词】：沥青 黏弹特性 本构模型 辨识
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究目的及意义9-10
• 1.3 国内外研究现状及分析10-13
• 1.3.1 沥青黏弹特性的研究10
• 1.3.2 沥青黏弹本构模型的研究10-12
• 1.3.3 沥青本构模型参数辨识的研究12-13
• 1.4 主要研究内容及技术路线13-16
• 1.4.1 主要研究内容13-14
• 1.4.2 技术路线图14-16
• 第2章 沥青黏弹性能的研究方法16-21
• 2.1 试验材料16
• 2.2 试验仪器及试件制备16-17
• 2.2.1 试验仪器16-17
• 2.2.2 试件制备17
• 2.3 研究方法17-20
• 2.3.1 应力扫描试验17-18
• 2.3.2 频率扫描试验18
• 2.3.3 蠕变试验18-20
• 2.3.4 应力松弛试验20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 沥青动态和静态黏弹特性分析21-35
• 3.1 动态黏弹特性分析21-30
• 3.1.1 时温等效原理21-22
• 3.1.2 CAM模型基本理论22-23
• 3.1.3 动态黏弹力学性能分析23-30
• 3.2 静态黏弹特性分析30-33
• 3.2.1 蠕变性能30-31
• 3.2.2 应力松弛性能31-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第4章 沥青黏弹本构模型的模型辨识35-61
• 4.1 基本元件35-38
• 4.2 黏弹模型拟合方法和拟合准则38-39
• 4.3 经典黏弹性本构模型的模型辨识39-51
• 4.3.1 三参数液体模型39-42
• 4.3.2 Burgers模型42-44
• 4.3.3 广义Burgers模型44-48
• 4.3.4 广义Maxwell模型48-51
• 4.4 分数阶导数黏弹性本构模型51-60
• 4.3.1 类三参数液体分数阶导数模型51-53
• 4.3.2 三元件串联分数阶导数模型53-56
• 4.3.3 四元件串联分数阶导数模型56-58
• 4.3.4 五元件串联分数阶导数模型58-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 基于动、静态黏弹特性的沥青黏弹普适本构模型的参数辨识61-77
• 5.1 基于动态黏弹特性的模型参数辨识分析61-63
• 5.2 基于静态黏弹特性的模型参数辨识63-71
• 5.2.1 基于蠕变试验的模型参数辨识分析63-67
• 5.2.2 基于应力松弛试验的模型参数辨识分析67-71
• 5.3 基于动态和静态黏弹特性的模型参数辨识71-73
• 5.4 沥青普适黏弹本构模型应用性分析73-75
• 5.5 本章小结75-77
• 结论77-79
• 一、主要结论77-78
• 二、本文创新点78-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果84-85
• 致谢85

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本文编号：761613