基于耗散伪应变能的沥青疲劳动力学表征

发布时间：2021-10-17 03:23

　　沥青的开裂和塑性变形是疲劳损伤过程中的2个耦合子进程。为了分离沥青在疲劳损伤阶段的开裂子进程及塑性变形子进程及寻求疲劳损伤进程与2个子进程的关联特征指标,基于能量力学法及动力学理论研究沥青的疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程。首先采用能量力学法从沥青疲劳损伤阶段不同温度下的累积总耗散伪应变能（DPSE）分离出开裂导致的累积耗散伪应变能（DPSEc）及塑性变形引起的累积耗散伪应变能（DPSEp）;然后采用三参数模型来匹配沥青疲劳损伤进程、开裂及塑性变形子进程的耗散伪应变能,获得了能够定量描述能量耗散演变快慢的特征能量变化率;最后基于动力学理论建立沥青疲劳损伤阶段的特征能量变化率与温度的关系,并确定表征沥青疲劳损伤进程的动力学指标。结果表明:基质沥青及SBS改性沥青的DPSE,DPSEc,DPSEp的特征能量变化率与绝对温度倒数呈线性关系,DPSEp的特征能量变化率随温度的增加而增加,而DPSEc的特征能量变化率随温度的增加而减小,其原因是随着温度的升高,沥青塑性变形发展变快,而开裂则减缓;SBS改性沥青疲劳损伤进程、开裂子进程及塑性变形子进程的活化能（163.9,70.1,91.6... 

【文章来源】：中国公路学报. 2020,33(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

试验设备及试样准备

在进行有损的时间扫描试验时可获得沥青在损伤状态下的剪切模量及相位角随着加载时间的演化曲线。基质沥青在25℃、10 Hz及4%的振荡应变水平下的剪切模量及相位角的典型演化曲线如图2所示。由图2可见：在损伤的线性扫描试验中，沥青的剪切模量随着加载时间的增加逐渐减小，而相位角随着加载时间的增加先增大至峰值然后逐渐减小（包含稳定发展区及稳定振荡区），在加载的后期剪切模量接近零且相位角的值在一定范围内严重振荡，这表明沥青已接近完全损伤。此外，SBS改性沥青及在其他加载条件下也有相似的变化规律。2 沥青疲劳损伤的能量动力学表征

表观材料内任意一点、任意加载时刻的剪切应力建立如下模型式中：τA(t,r）为任意t时刻、任意半径r处的表观应力；τ0A(t0,r）为任意加载循环在任意半径r处的表观应力幅值；δA为表观相位角；rA为表观半径，见图3；τ0(t0,rA）为t0时刻、表观半径rA处的表观应力。

【参考文献】：
期刊论文
[1]应力、应变控制模式下沥青疲劳损伤演化规律[J]. 单丽岩,谭忆秋,许亚男,张红,任南琪.  中国公路学报. 2016(01)
[2]不同加载模式下对沥青疲劳寿命的研究[J]. 林添坂,孙大权,曹林辉.  石油沥青. 2015(01)
[3]基于流变学的沥青抗疲劳性能评价方法[J]. 白琦峰,钱振东,赵延庆.  北京工业大学学报. 2012(10)
[4]基于累计耗散能量比的改性沥青疲劳性能[J]. 孟勇军,张肖宁.  华南理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[5]沥青疲劳特性的研究[J]. 单丽岩,谭忆秋,李晓琳.  武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2011(01)



本文编号：3441016