沥青混凝土的细观开裂模拟方法研究
发布时间：2021-10-13 17:39
本研究的目的是建立一个更有效、更精确的细观沥青混凝土模型研究其开裂问题。本文采用两种数值建模方法分析沥青混凝土的开裂问题。第一种是随机骨料分布及嵌入粘结单元有限元模型。本方法将沥青混凝土分为四个重要组成部分:骨料、沥青砂浆、界面过渡区和初始缺陷。根据由Full和Thompson开发的级配曲线,将骨料颗粒模拟成大小不同的随机分布多边形。采用了一些有效的方法来提高骨料投递的成功率。对于初始缺陷,本研究仅考虑空隙。在沥青砂浆的初始网格内,沿骨料与沥青砂浆的界面插入零厚粘性单元,模拟混凝土的开裂过程。修正了以往的开裂初始准则和牵引分离规律,并用以描述粘结构件的破坏行为。基于python语言,开发了骨料投递、内聚力单元插入和修正的构造本构模型的用户自定义程序,并将其嵌入到商业有限元软件包abaqus中。通过与试验结果的比较,验证了所提出的细观模型的有效性和准确性,并研究了细观结构对沥青混凝土的宏观性能的影响。第二种方法采用基于Voronoi多边形的细观刚体弹簧法进行数值建模,在第一种方法的基础上,采用随机骨料投递技术随机投放圆形骨料,然后根据骨料形心点生成Voronoi网格,过Voronoi单元...
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混凝土的细观力学研究现状
1.2.2 有限元细观模型研究
1.2.3 离散元细观模型研究
1.2.4 沥青混凝土内聚力模型应用现状
1.2.5 目前存在的问题
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 本文研究框架
第二章 原材料技术性能及试验方案
2.0 引言
2.1 试验概况
2.1.1 试件成型方法的选择
2.1.2 材料组成设计
2.1.3 试件制作
2.2 单轴压缩测试
2.2.1 试验方法
2.2.2 试验结果分析
2.3 本章小结
第三章 随机骨料投递和粘结单元嵌入算法
3.1 引言
3.2 骨料及孔隙的随机生成和投放算法
3.2.1 骨料级配
3.2.2 骨料库的建立
3.2.3 骨料投放
3.3 骨料投放结果验证
3.4 粘结单元在细观沥青混凝土模型中的应用
3.4.1 内聚力单元
3.4.2 粘结单元嵌入算法
3.5 CZM概念与本构模型
3.5.1 内聚力模型概念
3.5.2 双线性本构模型
3.6 本章小结
第四章 基于骨料投递的细观断裂模拟
4.1 引言
4.2 二维单轴压缩与拉伸数值模拟
4.2.1 开裂模式对比分析
4.2.2 压缩破坏损伤刚度与开裂机理分析
4.2.3 拉伸破坏损伤刚度分析与开裂机理分析
4.3 二维单轴拉伸数值模拟参数敏感性分析
4.3.1 网格密度敏感性分析
4.3.2 骨料分布的影响
4.3.3 不同形状对比分析
4.3.4 孔隙率的影响
4.4 二维三点弯曲梁数值模拟
4.5 二维单轴双边缺口板压剪模拟
4.6 三维单轴压缩数值模拟
4.6.1 三维数值模型的构成
4.6.2 三维数值模型的结果
4.7 本章小结
第五章 基于泰森多边形的断裂模拟
5.1 引言
5.2 数值模型的建立
5.2.1 圆形骨料种子点获取
5.2.2 Delaunay三角形剖分
5.2.3 Voronoi网格生成
5.2.4 刚体弹簧模型
5.3 单轴压缩二维维数值建模
5.4 基于单轴压缩三维数值建模
5.4.1 模型建立和边界条件
5.4.2 开裂过程分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究成果总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录A
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青砂浆剪切力学性能影响因素研究[J]. 赵伟,韩飞飞. 中外公路. 2017(05)
[2]不同沥青基材料砂浆抗剪力学性能分析[J]. 牛冬瑜,漆祥,韩森,徐鸥明,孙培. 材料导报. 2016(14)
[3]基于Voronoi结构的多边形单元网格生成方法[J]. 石怡婧,邵国建,丁胜勇. 河南科技大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]基于粘结裂缝模型的混凝土细观力学特性模拟[J]. 柳波,殷德胜,陈博夫,刘思洋. 水电能源科学. 2015(05)
[5]二维混凝土骨料随机生成与投放算法及程序[J]. 任志刚,徐彬,李培鹏,徐长武. 土木工程与管理学报. 2015(01)
[6]基于内聚力模型的沥青路面低温缩裂数值模拟[J]. 钮凯健,李昶. 公路交通科技. 2012(06)
[7]沥青混合料劈裂试验的扩展有限元法数值模拟[J]. 姚莉莉,王选仓. 武汉大学学报(工学版). 2011(06)
[8]沥青混合料裂缝扩展过程细观力学模拟(英文)[J]. 李蕊,常明丰,李彦伟,石鑫,杜群乐. 交通运输工程学报. 2011(06)
[9]基于离散元方法的沥青混凝土断裂机理分析[J]. 陈俊,黄晓明. 北京工业大学学报. 2011(02)
[10]基于内聚力模型的沥青混合料劈裂试验模拟[J]. 张东,黄晓明,赵永利. 东南大学学报(自然科学版). 2010(06)
博士论文
[1]基于粘结裂缝模型的非均匀准脆性材料断裂模拟研究[D]. 苏项庭.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于材料细观界面特征的沥青混凝土试件开裂过程数值模拟[D]. 郭江.东南大学 2015
本文编号：3435111
【文章来源】：湖南科技大学湖南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混凝土的细观力学研究现状
1.2.2 有限元细观模型研究
1.2.3 离散元细观模型研究
1.2.4 沥青混凝土内聚力模型应用现状
1.2.5 目前存在的问题
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 本文研究框架
第二章 原材料技术性能及试验方案
2.0 引言
2.1 试验概况
2.1.1 试件成型方法的选择
2.1.2 材料组成设计
2.1.3 试件制作
2.2 单轴压缩测试
2.2.1 试验方法
2.2.2 试验结果分析
2.3 本章小结
第三章 随机骨料投递和粘结单元嵌入算法
3.1 引言
3.2 骨料及孔隙的随机生成和投放算法
3.2.1 骨料级配
3.2.2 骨料库的建立
3.2.3 骨料投放
3.3 骨料投放结果验证
3.4 粘结单元在细观沥青混凝土模型中的应用
3.4.1 内聚力单元
3.4.2 粘结单元嵌入算法
3.5 CZM概念与本构模型
3.5.1 内聚力模型概念
3.5.2 双线性本构模型
3.6 本章小结
第四章 基于骨料投递的细观断裂模拟
4.1 引言
4.2 二维单轴压缩与拉伸数值模拟
4.2.1 开裂模式对比分析
4.2.2 压缩破坏损伤刚度与开裂机理分析
4.2.3 拉伸破坏损伤刚度分析与开裂机理分析
4.3 二维单轴拉伸数值模拟参数敏感性分析
4.3.1 网格密度敏感性分析
4.3.2 骨料分布的影响
4.3.3 不同形状对比分析
4.3.4 孔隙率的影响
4.4 二维三点弯曲梁数值模拟
4.5 二维单轴双边缺口板压剪模拟
4.6 三维单轴压缩数值模拟
4.6.1 三维数值模型的构成
4.6.2 三维数值模型的结果
4.7 本章小结
第五章 基于泰森多边形的断裂模拟
5.1 引言
5.2 数值模型的建立
5.2.1 圆形骨料种子点获取
5.2.2 Delaunay三角形剖分
5.2.3 Voronoi网格生成
5.2.4 刚体弹簧模型
5.3 单轴压缩二维维数值建模
5.4 基于单轴压缩三维数值建模
5.4.1 模型建立和边界条件
5.4.2 开裂过程分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究成果总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录A
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青砂浆剪切力学性能影响因素研究[J]. 赵伟,韩飞飞. 中外公路. 2017(05)
[2]不同沥青基材料砂浆抗剪力学性能分析[J]. 牛冬瑜,漆祥,韩森,徐鸥明,孙培. 材料导报. 2016(14)
[3]基于Voronoi结构的多边形单元网格生成方法[J]. 石怡婧,邵国建,丁胜勇. 河南科技大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]基于粘结裂缝模型的混凝土细观力学特性模拟[J]. 柳波,殷德胜,陈博夫,刘思洋. 水电能源科学. 2015(05)
[5]二维混凝土骨料随机生成与投放算法及程序[J]. 任志刚,徐彬,李培鹏,徐长武. 土木工程与管理学报. 2015(01)
[6]基于内聚力模型的沥青路面低温缩裂数值模拟[J]. 钮凯健,李昶. 公路交通科技. 2012(06)
[7]沥青混合料劈裂试验的扩展有限元法数值模拟[J]. 姚莉莉,王选仓. 武汉大学学报(工学版). 2011(06)
[8]沥青混合料裂缝扩展过程细观力学模拟(英文)[J]. 李蕊,常明丰,李彦伟,石鑫,杜群乐. 交通运输工程学报. 2011(06)
[9]基于离散元方法的沥青混凝土断裂机理分析[J]. 陈俊,黄晓明. 北京工业大学学报. 2011(02)
[10]基于内聚力模型的沥青混合料劈裂试验模拟[J]. 张东,黄晓明,赵永利. 东南大学学报(自然科学版). 2010(06)
博士论文
[1]基于粘结裂缝模型的非均匀准脆性材料断裂模拟研究[D]. 苏项庭.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于材料细观界面特征的沥青混凝土试件开裂过程数值模拟[D]. 郭江.东南大学 2015
本文编号：3435111
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3435111.html
