沥青混合料边界及尺寸效应有限元分析
发布时间：2021-12-02 19:20
随着基础设施建设的不断完善,道路建设的需求量也在不断增大,这就使得道路里程在增加的同时对道路质量也有了更进一步的要求。沥青混合料是整个道路建设过程中重要的原材料,因此通过对沥青混合料试件自身尺寸及加载边界条件方面进行研究,提出适合分析沥青混合料力学性能的试件尺寸是有必要的。本文主要采用有限元分析方法,首先对圆柱形沥青混合料试件进行模拟,并以现行规范中单轴压缩试验为参考依据,研究了试件高度、空心半径大小、刚性垫板厚度及围压大小对试件的影响,得出了较合适的垫板厚度、空心圆柱试件尺寸以及不同围压之间应力的比例系数。同时,分析了棱柱形试件高度与刚性垫板厚度之间的关系,并验证了规范中所采用试件高度的可行性。其次,采用自行研发的沥青混合料细观结构模型程序建立细观网格模型,将沥青混合料模型分为粗集料、细集料、沥青胶浆、独立空隙四部分,通过控制单一变量原则,分别赋予材料参数进行分析,得出粗集料在混合料中形成的骨架结构是整个试件的主要承力部分。随着粗集料模量的增长,位移出现了幂指数下降趋势;而细集料与沥青胶浆模量的变化,对试件的位移及受力影响均较小。通过时程分析得出混合料中粘弹性主要体现在沥青胶浆部分。...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 有限元及粘弹性基本理论
2.1 有限元基本假设及单元类型
2.2 粘弹性理论
2.2.1 粘弹性力学模型
2.2.2 Burgers模型本构方程
2.3 细观结构研究
2.4 本章小结
3 有限元模型尺寸及边界效应影响分析
3.1 有限元模型建立与参数设置
3.1.1 模型建立
3.1.2 变量选取
3.1.3 加载及边界条件
3.2 刚性垫板与试件高度的影响分析
3.2.1 刚性垫板存在的影响
3.2.2 刚性垫板厚度与试件高度影响分析
3.3 试件空心半径与高度的影响分析
3.3.1 空心半径与高度的影响
3.3.2 空心试件应力分析
3.4 围压大小的影响分析
3.4.1 内侧压力影响分析
3.4.2 双侧压力影响分析
3.5 棱柱体试件尺寸效应
3.5.1 刚性垫板存在的影响
3.5.2 刚性垫板厚度与试件高度的影响
3.6 本章小结
4 沥青混合料细观结构分析
4.1 细观结构模型的建立
4.1.1 空隙率及胶浆含量确定方法
4.1.2 模型建立
4.2 材料参数的选定
4.2.1 粗骨料参数的选定
4.2.2 细集料及沥青胶浆弹性模量的确定
4.3 集料模量的影响分析
4.3.1 粗集料模量的影响
4.3.2 细集料模量的影响
4.3.3 沥青胶浆模量的影响
4.4 粘弹性数值模拟研究
4.4.1 Burgers模型参数定义
4.4.2 模拟数据分析
4.5 本章小结
5 厚度对沥青混合料单轴压缩试验的影响分析
5.1 沥青混合料试件制备
5.2 试验方法及过程
5.3 试验数据处理及分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于排水沥青混合料细观结构的排水特性分析[J]. 肖鑫,张肖宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]间接拉伸虚拟试验模式下沥青混合料的应力分布[J]. 陈明,万成. 公路交通科技. 2013(01)
[3]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)
[4]多年冻土地区沥青混合料抗压回弹模量性能研究[J]. 韦佑坡,司伟,马骉. 武汉理工大学学报. 2012(03)
[5]不同受力模式下沥青混合料强度的速度特性试验研究[J]. 钱国平,刘宏富,郑健龙,李帅. 中南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]Delaunay三角网格的沥青混合料粗集料分布特性[J]. 王新飞,黄志义,刘卓,朱兴一,徐伟. 浙江大学学报(工学版). 2012(02)
[7]正温时沥青混合料中间主应力效应试验[J]. 锁利军,童怀峰,王秉纲. 长安大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]基于细观结构有限元模型的环氧沥青混合料间接拉伸试验研究(英文)[J]. 王江洋,钱振东. Journal of Southeast University（English Edition）. 2011(01)
[9]自动控制真三轴仪的研制及验证[J]. 叶冠林,盛佳韧,武朝军,王建华. 岩土工程学报. 2011(03)
[10]新型混合边界真三轴仪加载装置及岩土材料试验结果[J]. 殷建华,周万欢,Md.Kumruzzaman,郑俊文. 岩土工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]沥青混合料细观结构的三维粘弹本构及虚拟力学试验研究[D]. 黄文柯.华南理工大学 2016
[2]基于细观力学性能的功能型沥青混合料研究[D]. 石立万.华南理工大学 2014
[3]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
[4]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
硕士论文
[1]基于细观结构的环氧沥青混合料性能数值分析[D]. 陶赞.东南大学 2017
[2]细观尺度下环氧沥青混合料的粘弹性能研究[D]. 蒋梦雅.东南大学 2016
[3]基于X-ray CT技术的沥青混合料细观结构虚拟力学试验研究[D]. 焦丽亚.东南大学 2016
[4]基于PFC3D的沥青混合料虚拟试验研究[D]. 张垚.东南大学 2015
[5]基于真三轴试验的沥青混合料低温强度特性及其应用[D]. 刘浩.长沙理工大学 2013
[6]橡胶沥青混合料二维细观结构数值模拟建模方法及虚拟加载试验研究[D]. 杨廉.长安大学 2012
[7]基于CT图像沥青混合料三维有限元数值模拟研究[D]. 孙红红.西安建筑科技大学 2012
[8]沥青混合料细观结构的粘弹性力学及断裂力学数值分析[D]. 王新飞.浙江大学 2011
[9]基于拓扑优化方法的沥青混合料细观结构特性研究[D]. 张志辉.长安大学 2010
[10]沥青混合料细观结构初步分析[D]. 张爱霞.长安大学 2009
本文编号：3529039
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 有限元及粘弹性基本理论
2.1 有限元基本假设及单元类型
2.2 粘弹性理论
2.2.1 粘弹性力学模型
2.2.2 Burgers模型本构方程
2.3 细观结构研究
2.4 本章小结
3 有限元模型尺寸及边界效应影响分析
3.1 有限元模型建立与参数设置
3.1.1 模型建立
3.1.2 变量选取
3.1.3 加载及边界条件
3.2 刚性垫板与试件高度的影响分析
3.2.1 刚性垫板存在的影响
3.2.2 刚性垫板厚度与试件高度影响分析
3.3 试件空心半径与高度的影响分析
3.3.1 空心半径与高度的影响
3.3.2 空心试件应力分析
3.4 围压大小的影响分析
3.4.1 内侧压力影响分析
3.4.2 双侧压力影响分析
3.5 棱柱体试件尺寸效应
3.5.1 刚性垫板存在的影响
3.5.2 刚性垫板厚度与试件高度的影响
3.6 本章小结
4 沥青混合料细观结构分析
4.1 细观结构模型的建立
4.1.1 空隙率及胶浆含量确定方法
4.1.2 模型建立
4.2 材料参数的选定
4.2.1 粗骨料参数的选定
4.2.2 细集料及沥青胶浆弹性模量的确定
4.3 集料模量的影响分析
4.3.1 粗集料模量的影响
4.3.2 细集料模量的影响
4.3.3 沥青胶浆模量的影响
4.4 粘弹性数值模拟研究
4.4.1 Burgers模型参数定义
4.4.2 模拟数据分析
4.5 本章小结
5 厚度对沥青混合料单轴压缩试验的影响分析
5.1 沥青混合料试件制备
5.2 试验方法及过程
5.3 试验数据处理及分析
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于排水沥青混合料细观结构的排水特性分析[J]. 肖鑫,张肖宁. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(06)
[2]间接拉伸虚拟试验模式下沥青混合料的应力分布[J]. 陈明,万成. 公路交通科技. 2013(01)
[3]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)
[4]多年冻土地区沥青混合料抗压回弹模量性能研究[J]. 韦佑坡,司伟,马骉. 武汉理工大学学报. 2012(03)
[5]不同受力模式下沥青混合料强度的速度特性试验研究[J]. 钱国平,刘宏富,郑健龙,李帅. 中南大学学报(自然科学版). 2012(02)
[6]Delaunay三角网格的沥青混合料粗集料分布特性[J]. 王新飞,黄志义,刘卓,朱兴一,徐伟. 浙江大学学报(工学版). 2012(02)
[7]正温时沥青混合料中间主应力效应试验[J]. 锁利军,童怀峰,王秉纲. 长安大学学报(自然科学版). 2011(04)
[8]基于细观结构有限元模型的环氧沥青混合料间接拉伸试验研究(英文)[J]. 王江洋,钱振东. Journal of Southeast University（English Edition）. 2011(01)
[9]自动控制真三轴仪的研制及验证[J]. 叶冠林,盛佳韧,武朝军,王建华. 岩土工程学报. 2011(03)
[10]新型混合边界真三轴仪加载装置及岩土材料试验结果[J]. 殷建华,周万欢,Md.Kumruzzaman,郑俊文. 岩土工程学报. 2010(04)
博士论文
[1]沥青混合料细观结构的三维粘弹本构及虚拟力学试验研究[D]. 黄文柯.华南理工大学 2016
[2]基于细观力学性能的功能型沥青混合料研究[D]. 石立万.华南理工大学 2014
[3]基于X-ray CT和有限元方法的沥青混合料三维重构与数值试验研究[D]. 万成.华南理工大学 2010
[4]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
硕士论文
[1]基于细观结构的环氧沥青混合料性能数值分析[D]. 陶赞.东南大学 2017
[2]细观尺度下环氧沥青混合料的粘弹性能研究[D]. 蒋梦雅.东南大学 2016
[3]基于X-ray CT技术的沥青混合料细观结构虚拟力学试验研究[D]. 焦丽亚.东南大学 2016
[4]基于PFC3D的沥青混合料虚拟试验研究[D]. 张垚.东南大学 2015
[5]基于真三轴试验的沥青混合料低温强度特性及其应用[D]. 刘浩.长沙理工大学 2013
[6]橡胶沥青混合料二维细观结构数值模拟建模方法及虚拟加载试验研究[D]. 杨廉.长安大学 2012
[7]基于CT图像沥青混合料三维有限元数值模拟研究[D]. 孙红红.西安建筑科技大学 2012
[8]沥青混合料细观结构的粘弹性力学及断裂力学数值分析[D]. 王新飞.浙江大学 2011
[9]基于拓扑优化方法的沥青混合料细观结构特性研究[D]. 张志辉.长安大学 2010
[10]沥青混合料细观结构初步分析[D]. 张爱霞.长安大学 2009
本文编号：3529039
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