沥青混凝土弹性模量预测的数值方法
发布时间：2021-01-31 23:52
沥青混凝土具有多尺度、多相特征,弹性模量是路面材料设计的重要力学参数之一。通常将沥青混凝土模拟成由沥青砂浆、空隙、粗骨料和界面过渡区所组成的四相复合材料,通过数值方法或者细观力学理论获得弹性模量。本文应用计算机模拟重构多边形骨料沥青混凝土细观结构,结合快速傅里叶变换法,提出沥青混凝土弹性模量预测的多步法,分析沥青混凝土弹性模量与各组分力学特性和体积分数之间的定量关系,为沥青路面材料的优化设计提供理论依据。首先,在正方形模拟区域中生成和分布多边形骨料,引入周期性边界条件以消除边壁效应。其次,提出沥青混凝土弹性模量预测的多步法,应用快速傅里叶变换法和细观力学理论获得橡胶沥青混凝土、含空隙沥青混凝土和导电沥青混凝土的弹性模量。通过与文献中的试验结果比较,证实了数值模拟法具有较高的精度。最后,基于数值模拟结果,定量分析了影响含空隙沥青混凝土弹性模量和导电沥青混凝土弹性模量的主要因素。
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
橡胶沥青混凝土级配曲线
图 4-1 Fuller 级配和等体积级配骨料累积分布函数与粒径的关系首先分析骨料级配的影响。粗骨料杨氏模量取 50 GPa，沥青砂浆杨氏1.5 GPa，粗骨料体积分数取 35%~65%。空隙率 φ 为 3%，假设空隙中的，即 S 取 1.0。界面杨氏模量为 35 GPa，界面厚度取 20 μm，泊松比取如图 4-2 所示。从图 4-2 可以看出：随着粗骨料体积分数的增大，等体青混凝土弹性模量高于 Fuller 级配沥青混凝土弹性模量，当粗骨料体积35%，40%，50%，60%和 65%时，等体积级配沥青混凝土弹性模量比沥青混凝土弹性模量分别高 2.13%，3.50%，3.44%，3.56%和 5.88%。在相同的粗骨料体积分数下，等体积级配沥青混凝土界面面积大于富勒面积[5]，而界面杨氏模量大于基体的杨氏模量。其次着重分析骨料形状、界面厚度和空隙水饱和度对含空隙沥青混凝土[5]
图 4-2 骨料级配对含空隙沥青混凝土弹性模量的影响析骨料形状的影响。设粗骨料体积分数为 45%，55%和 65%，长细，界面厚度为 20 μm，空隙率 φ 为 3%，空隙水全饱和，即 S 取 1.0-3 所示。从图 4-3 可以看出：当粗骨料体积分数一定时，弹性模量而降低。这是因为长细比越大，界面体积分数越低[5]，而界面杨氏砂浆的杨氏模量，所以沥青混凝土杨氏模量也越低。当粗骨料体积55%和 65%时，长细比为 3 时的弹性模量比长细比为 1 时的弹性模7%，5.18%和 3.74%。Aa=45%Aa=55%Aa=55%
【参考文献】：
期刊论文
[1]两步法预测沥青混合料低温弹性模量及细观力学分析[J]. 孙梦阳,朱涵,田稳苓,辛强,段福强. 河北农业大学学报. 2017(05)
[2]基于复合材料的橡胶颗粒沥青混合料弹性模量预测[J]. 陈渊召,李振霞. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]基于细观力学的沥青混合料动态模量预测[J]. 郭乃胜,赵颖华. 工程力学. 2012(10)
[4]沥青混合料动态模量数值预测方法[J]. 万成,张肖宁,贺玲凤,王绍怀,段跃华. 中国公路学报. 2012(04)
[5]基于数字图像处理和有限元建模方法的沥青混合料劈裂试验数值模拟[J]. 王端宜,吴文亮,张肖宁,虞将苗,李智. 吉林大学学报(工学版). 2011(04)
[6]混凝土弹性模量预测试验研究[J]. 顾章川,陈梦成,许开成. 混凝土. 2011(05)
[7]基于复合材料细观力学模型的沥青混凝土弹性模量预测[J]. 朱兴一,黄志义,陈伟球. 中国公路学报. 2010(03)
[8]空隙率对沥青混合料性能影响[J]. 彭勇,孙立军. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2009(05)
[9]考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析[J]. 黄晓明,李汉光,张裕卿. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(07)
[10]基于细观力学的纤维沥青混凝土有效松弛模量[J]. 赵颖华,侯金城,郭乃胜. 工程力学. 2009(02)
博士论文
[1]基于细观力学的导电沥青混凝土力学性能及导电机理研究[D]. 杨怡.南昌大学 2016
[2]沥青混凝土的细观力学模型及数值模拟[D]. 朱兴一.浙江大学 2010
[3]冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D]. 周纯秀.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]基于细观力学的沥青混合料黏弹性能研究[D]. 王志臣.大连海事大学 2011
本文编号：3011793
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
橡胶沥青混凝土级配曲线
图 4-1 Fuller 级配和等体积级配骨料累积分布函数与粒径的关系首先分析骨料级配的影响。粗骨料杨氏模量取 50 GPa，沥青砂浆杨氏1.5 GPa，粗骨料体积分数取 35%~65%。空隙率 φ 为 3%，假设空隙中的，即 S 取 1.0。界面杨氏模量为 35 GPa，界面厚度取 20 μm，泊松比取如图 4-2 所示。从图 4-2 可以看出：随着粗骨料体积分数的增大，等体青混凝土弹性模量高于 Fuller 级配沥青混凝土弹性模量，当粗骨料体积35%，40%，50%，60%和 65%时，等体积级配沥青混凝土弹性模量比沥青混凝土弹性模量分别高 2.13%，3.50%，3.44%，3.56%和 5.88%。在相同的粗骨料体积分数下，等体积级配沥青混凝土界面面积大于富勒面积[5]，而界面杨氏模量大于基体的杨氏模量。其次着重分析骨料形状、界面厚度和空隙水饱和度对含空隙沥青混凝土[5]
图 4-2 骨料级配对含空隙沥青混凝土弹性模量的影响析骨料形状的影响。设粗骨料体积分数为 45%，55%和 65%，长细，界面厚度为 20 μm，空隙率 φ 为 3%，空隙水全饱和，即 S 取 1.0-3 所示。从图 4-3 可以看出：当粗骨料体积分数一定时，弹性模量而降低。这是因为长细比越大，界面体积分数越低[5]，而界面杨氏砂浆的杨氏模量，所以沥青混凝土杨氏模量也越低。当粗骨料体积55%和 65%时，长细比为 3 时的弹性模量比长细比为 1 时的弹性模7%，5.18%和 3.74%。Aa=45%Aa=55%Aa=55%
【参考文献】：
期刊论文
[1]两步法预测沥青混合料低温弹性模量及细观力学分析[J]. 孙梦阳,朱涵,田稳苓,辛强,段福强. 河北农业大学学报. 2017(05)
[2]基于复合材料的橡胶颗粒沥青混合料弹性模量预测[J]. 陈渊召,李振霞. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]基于细观力学的沥青混合料动态模量预测[J]. 郭乃胜,赵颖华. 工程力学. 2012(10)
[4]沥青混合料动态模量数值预测方法[J]. 万成,张肖宁,贺玲凤,王绍怀,段跃华. 中国公路学报. 2012(04)
[5]基于数字图像处理和有限元建模方法的沥青混合料劈裂试验数值模拟[J]. 王端宜,吴文亮,张肖宁,虞将苗,李智. 吉林大学学报(工学版). 2011(04)
[6]混凝土弹性模量预测试验研究[J]. 顾章川,陈梦成,许开成. 混凝土. 2011(05)
[7]基于复合材料细观力学模型的沥青混凝土弹性模量预测[J]. 朱兴一,黄志义,陈伟球. 中国公路学报. 2010(03)
[8]空隙率对沥青混合料性能影响[J]. 彭勇,孙立军. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2009(05)
[9]考虑粗集料和空隙的沥青混合料粘弹性细观力学分析[J]. 黄晓明,李汉光,张裕卿. 华南理工大学学报(自然科学版). 2009(07)
[10]基于细观力学的纤维沥青混凝土有效松弛模量[J]. 赵颖华,侯金城,郭乃胜. 工程力学. 2009(02)
博士论文
[1]基于细观力学的导电沥青混凝土力学性能及导电机理研究[D]. 杨怡.南昌大学 2016
[2]沥青混凝土的细观力学模型及数值模拟[D]. 朱兴一.浙江大学 2010
[3]冰雪地区橡胶颗粒沥青混合料应用技术的研究[D]. 周纯秀.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]基于细观力学的沥青混合料黏弹性能研究[D]. 王志臣.大连海事大学 2011
本文编号：3011793
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