温度对沥青混合料抗开裂性能的影响研究
发布时间：2021-02-19 04:36
沥青混合料在车辆荷载以及环境因素共同作用下,不断累积疲劳开裂和永久变形两种损伤模式。研究疲劳开裂发展规律以及如何评价和预测混合料的抗开裂性能是十分必要的。同时,疲劳开裂发展程度与温度紧密相关,但两种损伤形式在不同温度下同时进行。因此,为了准确评价混合料的抗开裂能力,需在各温下对疲劳开裂和永久变形同时研究和量化,并分析温度对抗开裂性能的影响。本文依据沥青路面服役的客观环境条件,设计疲劳损伤试验方案,对4种沥青混合料进行不同温度、不同应变水平的直接重复拉伸试验,测试其在无损阶段和损伤阶段的力学性质,确定在温度作用下的疲劳开裂规律并提出温度相关的抗开裂性能评价指标。首先根据虚拟应变推导得到耗散虚拟应变能（DPSE）,将线性黏弹性效应能量消除。通过对20℃疲劳试验数据分析,DPSE在损伤阶段包括非线性黏弹性效应以及疲劳开裂和永久变形两种损伤效应。接着基于能量平衡方程建立DPSE、损伤密度和应力振幅的联系,从而简便算得修正帕里斯公式参数nJR和AJR,并理论推导和验证nJR和AJR对数形式线性相关。依据损伤密度,参数nJR越小,材料的抗开裂能力越强。将单温疲劳损伤试验扩展至其他温度（包括0℃、1...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混合料疲劳开裂理论研究现状
1.2.2 沥青混合料疲劳试验方法研究现状
1.2.3 沥青混合料疲劳性能影响因素及评价方法研究现状
1.2.4 温度对沥青混合料疲劳性能影响研究现状
1.3 关键科学问题
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 沥青混合料不同阶段力学性质
2.1 应变控制重复直接拉伸试验
2.1.1 试验选择
2.1.2 试验设备
2.1.3 试验方案
2.2 不同阶段动态模量和相位角
2.2.1 动态模量和相位角求解
2.2.2 动态模量和相位角变化规律
2.3 虚拟应变和耗散虚拟应变能
2.3.1 黏弹性应力及虚拟应变计算
2.3.2 公式修正
2.3.3 耗散虚拟应变能计算与拟合
2.3.4 不同阶段耗散虚拟应变能变化
2.4 本章小结
第3章 单一温度条件沥青混合料抗开裂性能简便评价方法
3.1 帕里斯公式的修正
3.2 试验方案及数据采集处理
3.3 修正帕里斯公式参数
3.4 损伤密度
3.5 修正帕里斯公式参数与沥青混合料抗开裂性能的关系
3.6 本章小结
第4章 不同温度条件沥青混合料抗开裂性能准确评价方法
4.1 试验方案
4.2 不同温度下沥青混合料的损伤性质
4.2.1 0℃条件
4.2.2 10℃条件
4.2.3 20℃条件
4.2.4 30℃条件
4.2.5 40℃条件
4.2.6 影响因素分析
4.3 耗散应变能的能量分离
4.3.1 无损阶段
4.3.2 损伤阶段
4.4 损伤阶段的能量分配
4.4.1 0℃条件
4.4.2 10℃条件
4.4.3 20℃条件
4.4.4 30℃条件
4.4.5 40℃条件
4.5 能量分配影响因素分析
4.5.1 加载周期
4.5.2 沥青类型
4.5.3 集料与级配类型
4.5.4 温度
4.6 疲劳开裂耗散虚拟应变能和损伤密度
4.7 修正帕里斯公式参数
4.8 本章小结
第5章 温度与疲劳开裂发展规律的关系
5.1 各温度主导损伤模式
5.2 不同温度条件下的抗开裂性能
5.2.1 不同温度的修正帕里斯公式参数
5.2.2 不同温度的损伤密度与修正帕里斯公式参数关系
5.2.3 温度对疲劳开裂的影响
5.3 两种评价方法对比
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本论文的主要结论
6.2 本论文的创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间科研成果及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]排水沥青混合料疲劳损伤耗散能变化比[J]. 黎晓,梁乃兴,白洪涛,程志豪,赵小洁. 长安大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于相关分析的沥青混合料疲劳性能内部影响因素评价[J]. 高国华,黄卫东,黄明. 石油沥青. 2017(01)
[3]基于广义西格摩德模型研究沥青混合料动态模量和相位角主曲线[J]. 陈辉,罗蓉,刘涵奇,吕慧杰,冯光乐. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(01)
[4]骨料天然特性对沥青混合料疲劳开裂的影响[J]. 李松,李艳春. 中外公路. 2014(02)
[5]应力控制模式下沥青混合料劈裂疲劳试验研究[J]. 黎晓,梁乃兴. 中外公路. 2013(05)
[6]刚柔复合式路面沥青层温度疲劳损伤及开裂研究[J]. 李盛,李宇峙,刘朝晖. 工程力学. 2013(10)
[7]橡胶沥青混合料疲劳性能的自愈合影响因素分析[J]. 黄明,汪翔,黄卫东. 中国公路学报. 2013(04)
[8]间断级配橡胶沥青混合料抗车辙性能[J]. 关永胜,谈至明,张志祥. 同济大学学报(自然科学版). 2013(05)
[9]沥青混合料实测拉应变的试验研究[J]. 黄拓,郑健龙,钱国平. 中外公路. 2013(01)
[10]沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析[J]. 周志刚,袁秀湘,谭华. 中国公路学报. 2013(01)
博士论文
[1]考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究[D]. 丁彪.长安大学 2015
[2]基于使用性能的钢桥面铺装环氧沥青混合料设计研究与疲劳寿命预测[D]. 张顺先.华南理工大学 2013
[3]基于半圆弯曲试验的沥青混合料动态响应及断裂性能研究[D]. 刘宇.哈尔滨工业大学 2009
[4]交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D]. 周志刚.中南大学 2003
硕士论文
[1]基于内聚力模型和三维离散元法沥青混合料劈裂试验研究[D]. 万蕾.浙江大学 2016
[2]基于裂缝扩展性能的沥青混合料低温性能试验方法的比选与优化[D]. 王枝懿.武汉工程大学 2014
[3]沥青混合料半圆弯曲试件断裂的实验和数值模拟研究[D]. 陈龙.华中科技大学 2014
[4]拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳特性研究[D]. 胡瑞波.长安大学 2012
[5]基于能量法的沥青混合料疲劳特性研究[D]. 张媛.华南理工大学 2011
[6]荷载和温度对沥青路面Top-Down开裂影响的有限元分析[D]. 范植昱.长沙理工大学 2011
[7]沥青混合料弯拉疲劳损伤性能试验研究[D]. 叶永迪.长沙理工大学 2011
[8]基于应力控制模式下的沥青混合料疲劳开裂预估模型的研究[D]. 孙杰.华南理工大学 2010
[9]考虑温度影响时沥青路面荷载应力分析[D]. 宋允玲.长安大学 2010
[10]不同影响因素下沥青混合料疲劳性能试验研究[D]. 李闯.大连理工大学 2009
本文编号：3040608
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景、目的与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究目的与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 沥青混合料疲劳开裂理论研究现状
1.2.2 沥青混合料疲劳试验方法研究现状
1.2.3 沥青混合料疲劳性能影响因素及评价方法研究现状
1.2.4 温度对沥青混合料疲劳性能影响研究现状
1.3 关键科学问题
1.4 主要研究内容与技术路线
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 沥青混合料不同阶段力学性质
2.1 应变控制重复直接拉伸试验
2.1.1 试验选择
2.1.2 试验设备
2.1.3 试验方案
2.2 不同阶段动态模量和相位角
2.2.1 动态模量和相位角求解
2.2.2 动态模量和相位角变化规律
2.3 虚拟应变和耗散虚拟应变能
2.3.1 黏弹性应力及虚拟应变计算
2.3.2 公式修正
2.3.3 耗散虚拟应变能计算与拟合
2.3.4 不同阶段耗散虚拟应变能变化
2.4 本章小结
第3章 单一温度条件沥青混合料抗开裂性能简便评价方法
3.1 帕里斯公式的修正
3.2 试验方案及数据采集处理
3.3 修正帕里斯公式参数
3.4 损伤密度
3.5 修正帕里斯公式参数与沥青混合料抗开裂性能的关系
3.6 本章小结
第4章 不同温度条件沥青混合料抗开裂性能准确评价方法
4.1 试验方案
4.2 不同温度下沥青混合料的损伤性质
4.2.1 0℃条件
4.2.2 10℃条件
4.2.3 20℃条件
4.2.4 30℃条件
4.2.5 40℃条件
4.2.6 影响因素分析
4.3 耗散应变能的能量分离
4.3.1 无损阶段
4.3.2 损伤阶段
4.4 损伤阶段的能量分配
4.4.1 0℃条件
4.4.2 10℃条件
4.4.3 20℃条件
4.4.4 30℃条件
4.4.5 40℃条件
4.5 能量分配影响因素分析
4.5.1 加载周期
4.5.2 沥青类型
4.5.3 集料与级配类型
4.5.4 温度
4.6 疲劳开裂耗散虚拟应变能和损伤密度
4.7 修正帕里斯公式参数
4.8 本章小结
第5章 温度与疲劳开裂发展规律的关系
5.1 各温度主导损伤模式
5.2 不同温度条件下的抗开裂性能
5.2.1 不同温度的修正帕里斯公式参数
5.2.2 不同温度的损伤密度与修正帕里斯公式参数关系
5.2.3 温度对疲劳开裂的影响
5.3 两种评价方法对比
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本论文的主要结论
6.2 本论文的创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间科研成果及参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]排水沥青混合料疲劳损伤耗散能变化比[J]. 黎晓,梁乃兴,白洪涛,程志豪,赵小洁. 长安大学学报(自然科学版). 2017(04)
[2]基于相关分析的沥青混合料疲劳性能内部影响因素评价[J]. 高国华,黄卫东,黄明. 石油沥青. 2017(01)
[3]基于广义西格摩德模型研究沥青混合料动态模量和相位角主曲线[J]. 陈辉,罗蓉,刘涵奇,吕慧杰,冯光乐. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2017(01)
[4]骨料天然特性对沥青混合料疲劳开裂的影响[J]. 李松,李艳春. 中外公路. 2014(02)
[5]应力控制模式下沥青混合料劈裂疲劳试验研究[J]. 黎晓,梁乃兴. 中外公路. 2013(05)
[6]刚柔复合式路面沥青层温度疲劳损伤及开裂研究[J]. 李盛,李宇峙,刘朝晖. 工程力学. 2013(10)
[7]橡胶沥青混合料疲劳性能的自愈合影响因素分析[J]. 黄明,汪翔,黄卫东. 中国公路学报. 2013(04)
[8]间断级配橡胶沥青混合料抗车辙性能[J]. 关永胜,谈至明,张志祥. 同济大学学报(自然科学版). 2013(05)
[9]沥青混合料实测拉应变的试验研究[J]. 黄拓,郑健龙,钱国平. 中外公路. 2013(01)
[10]沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析[J]. 周志刚,袁秀湘,谭华. 中国公路学报. 2013(01)
博士论文
[1]考虑加载历史的沥青混合料疲劳损伤性能研究[D]. 丁彪.长安大学 2015
[2]基于使用性能的钢桥面铺装环氧沥青混合料设计研究与疲劳寿命预测[D]. 张顺先.华南理工大学 2013
[3]基于半圆弯曲试验的沥青混合料动态响应及断裂性能研究[D]. 刘宇.哈尔滨工业大学 2009
[4]交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D]. 周志刚.中南大学 2003
硕士论文
[1]基于内聚力模型和三维离散元法沥青混合料劈裂试验研究[D]. 万蕾.浙江大学 2016
[2]基于裂缝扩展性能的沥青混合料低温性能试验方法的比选与优化[D]. 王枝懿.武汉工程大学 2014
[3]沥青混合料半圆弯曲试件断裂的实验和数值模拟研究[D]. 陈龙.华中科技大学 2014
[4]拉压荷载作用下沥青混合料的疲劳特性研究[D]. 胡瑞波.长安大学 2012
[5]基于能量法的沥青混合料疲劳特性研究[D]. 张媛.华南理工大学 2011
[6]荷载和温度对沥青路面Top-Down开裂影响的有限元分析[D]. 范植昱.长沙理工大学 2011
[7]沥青混合料弯拉疲劳损伤性能试验研究[D]. 叶永迪.长沙理工大学 2011
[8]基于应力控制模式下的沥青混合料疲劳开裂预估模型的研究[D]. 孙杰.华南理工大学 2010
[9]考虑温度影响时沥青路面荷载应力分析[D]. 宋允玲.长安大学 2010
[10]不同影响因素下沥青混合料疲劳性能试验研究[D]. 李闯.大连理工大学 2009
本文编号：3040608
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