基于PFC3D的瀝青混合料虛擬試驗(yàn)研究.pdf

1、瀝青混合料是一種各向異性多相復(fù)合材料，具有與溫度相關(guān)的復(fù)雜物理力學(xué)特性，在宏觀尺度上分析瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力、變形等特點(diǎn)與機(jī)理較為困難。離散元憑借其處理非連續(xù)介質(zhì)、材料大變形問(wèn)題等方面的優(yōu)勢(shì)，可以模擬瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。因此，本文基于離散單元法對(duì)瀝青混合料進(jìn)行從低溫到高溫的室內(nèi)試驗(yàn)性能研究，從細(xì)觀力學(xué)角度分析瀝青混合料高低溫及疲勞性能，主要步驟如下:
　　首先，由集料級(jí)配、油石比以及空隙率推導(dǎo)出每檔粗集料（2.36m

2、m以上集料）占虛擬試件的體積分?jǐn)?shù)和瀝青砂漿（2.36mm以下集料、礦粉與瀝青組成）的密度計(jì)算公式，集料預(yù)先以等粒徑的球單元投放到虛擬試件中，再以礦料間隙率校核集料的體積分?jǐn)?shù)，提取校準(zhǔn)后的幾何信息作為生成多面體集料的初始參數(shù)，在不規(guī)則多面體集料生成算法基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)試件空隙的實(shí)際分布，進(jìn)行瀝青混合料三維結(jié)構(gòu)的數(shù)字重構(gòu)，生成與室內(nèi)試驗(yàn)尺寸相同的瀝青混合料三維離散元虛擬試件。
　　其次，根據(jù)試驗(yàn)溫度和破壞模式選取合適的細(xì)觀接觸模型，設(shè)

3、計(jì)瀝青砂漿試驗(yàn)獲取細(xì)觀參數(shù)。由瀝青砂漿劈裂試驗(yàn)以及單軸蠕變?cè)囼?yàn)獲取不同溫度下的宏觀彈性與粘彈性參數(shù)，并驗(yàn)證Burgers粘彈性模型的溫度和荷載適用區(qū)間，由宏觀與細(xì)觀參數(shù)的轉(zhuǎn)化關(guān)系獲得瀝青砂漿內(nèi)部單元、瀝青砂漿與集料單元之間、集料單元之間的細(xì)觀參數(shù)。
　　最后，模擬瀝青混合料低溫?cái)嗔言囼?yàn)，觀察試件的開(kāi)裂與裂縫擴(kuò)展特征，分析三點(diǎn)彎曲小梁試件的內(nèi)在斷裂機(jī)理和影響因素;模擬四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，觀察試件內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變實(shí)時(shí)變化狀態(tài)，分析疲勞開(kāi)裂機(jī)