沥青混合料粘弹性模型的适用性研究

发布时间：2017-03-18 16:10

  本文关键词：沥青混合料粘弹性模型的适用性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：沥青混合料由于其良好的路用性能,我国在道路、机场等工程建设中大多采用沥青路面结构形式。沥青路面由于现代交通量的增大、车速提高以及交通渠化严重等情况,在通车早期就出现了破坏现象。为了研究沥青路面在车辆荷载作用下的粘弹性力学响应,国内外学者开展了大量关于沥青混合料粘弹性模型的深入研究。目前,有关沥青混合料粘弹性模型在理论方面已经取得了一些研究成果,但是由于其在实验和数学理论方面的难点尚未攻克,这些模型在描述粘弹性材料性质及其粘弹性力学行为方面都存在着很大的制约条件以及不足之处,因此对粘弹性模型的研究,还处于不断发展和完善的时期。对于沥青混合料来说,在众多粘弹性模型之中,究竟哪种模型更适合描述其粘弹性力学行为更值得深入研究。首先,对常用粘弹性模型进行理论分析,通过其粘弹性模型的本构方程,研究其粘弹性力学行为。第二,综合分析沥青混合料各种蠕变试验方法的优缺点,选定单轴静载蠕变试验作为试验方法,并介绍其试验原理及其变形阶段。单轴蠕变试验试件采用旋转压实成型方法,基于70#基质沥青、SBS改性沥青以及橡塑改性沥青的AC-13和SMA-13两种级配类型的混合料,在相同荷载水平(0.7MPa)、不同温度(40℃、50℃、55℃)条件下,进行单轴蠕变试验,试验结果表明,随着温度的不断升高,沥青混合料的流变时间Ft都减小,变形增大。第三,选取合适的粘弹性模型,通过动态模量主曲线得到不同沥青混合料的弹性模量值,并结合描述沥青混合料粘弹行为的模型和蠕变试验得到的数据,采用MATLAB数学软件拟合沥青混合料的轴向应变曲线,获得沥青混合料粘弹性参数。最后,运用有限元软件建立混合料试件的三维模型,研究不同粘弹性模型对沥青混合料轴向应变曲线各个阶段的模拟效果,通过模拟值和实测值的曲线对比,分析研究沥青混合料中不同粘弹性模型的适用性。
【关键词】：沥青混合料 粘弹性模型 单轴静载蠕变试验 有限元模拟
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U414
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容和技术路线15-17
• 第2章 常用粘弹性模型理论分析17-28
• 2.1 粘弹性模型基本力学元件17-18
• 2.2 Maxwell模型18-20
• 2.3 Kelvin模型20-21
• 2.4 Venderpoel模型21-23
• 2.5 Lethersich模型23
• 2.6 Burgers模型23-24
• 2.7 广义Maxwell模型24-26
• 2.8 广义Kelvin模型26-27
• 2.9 本章小结27-28
• 第3章 基于单轴蠕变的粘弹性行为研究28-41
• 3.1 蠕变现象简介28
• 3.2 单轴静载蠕变试验原理28-31
• 3.3 单轴静载蠕变试验31-40
• 3.3.1 原材料31-33
• 3.3.2 配合比设计33-35
• 3.3.3 混合料试件成型35-36
• 3.3.4 试验条件36-37
• 3.3.5 试验结果及分析37-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 沥青混合料粘弹性模型参数获取41-51
• 4.1 沥青混合料的粘弹性41-42
• 4.2 沥青混合料粘弹性模型的选取42-43
• 4.3 粘弹性模型参数43-50
• 4.3.1 沥青混合料弹性模量43-45
• 4.3.2 确定模型参数45-48
• 4.3.3 粘弹性材料Prony级数形式48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 基于有限元粘弹性行为及模型适用性分析51-62
• 5.1 有限元法原理51-53
• 5.1.1 有限元法思想51
• 5.1.2 有限元发展历程51-52
• 5.1.3 ABAQUS软件介绍52-53
• 5.2 沥青混合料蠕变试验有限元模拟53-56
• 5.2.1 几何模型的建立53-54
• 5.2.2 材料参数54
• 5.2.3 装配及分析步设置54
• 5.2.4 边界条件及荷载54-55
• 5.2.5 网格的划分55
• 5.2.6 可视化结果55-56
• 5.3 模型适用性分析56-61
• 5.3.1 Burger模型的适用性分析56-58
• 5.3.2 广义Maxwell模型的适用性分析58-59
• 5.3.3 广义Kelvin模型的适用性分析59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第6章 结论与展望62-64
• 6.1 主要结论62
• 6.2 进一步研究建议62-64
• 参考文献64-67
• 后记67-68
• 攻读硕士期间取得的研究成果68

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