基于物理引擎建模方法的瀝青混凝土等效導(dǎo)熱系數(shù)研究.pdf

1、近年來瀝青路面建設(shè)獲得飛速發(fā)展的同時(shí),也出現(xiàn)了不同程度的早期病害。這些病害中以高溫車轍、低溫縮裂等溫度相關(guān)病害最為突出。目前主要應(yīng)對思路是提高路面材料的性能標(biāo)準(zhǔn),這大大增加了工程造價(jià)和施工難度,且并未從根本上解決這些問題。考慮到此類病害均與路面結(jié)構(gòu)惡劣的溫度狀況有直接關(guān)系,可以從路面溫度場影響因素的研究入手,尋求主動控制、調(diào)節(jié)溫度場的技術(shù)手段。
　　基于以上思路,文章根據(jù)瞬態(tài)傳熱學(xué)基本理論建立并驗(yàn)證了溫度場有限元模型。采用該模型研

2、究了上面層路面材料導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、吸收率和發(fā)射率等熱物性質(zhì)對路面結(jié)構(gòu)各層溫度狀況的影響規(guī)律。在確定導(dǎo)熱系數(shù)的重要性基礎(chǔ)上,以緩解低溫縮裂和高溫車轍兩種病害為評價(jià)指標(biāo),研究了瀝青路面三面層導(dǎo)熱系數(shù)的合理優(yōu)化分布。研究發(fā)現(xiàn),增大上中面層導(dǎo)熱系數(shù)可以明顯改善路面的低溫狀況,而減小上面層導(dǎo)熱系數(shù)可以改善路面的高溫狀況,并且存在變化敏感點(diǎn),約為4500J/m·h·℃。這為基于調(diào)節(jié)溫度場的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
　　為研究改善瀝青混凝

3、土等效導(dǎo)熱系數(shù)的方法,采用細(xì)觀力學(xué)的手段探究其影響因素。在細(xì)觀數(shù)值模型構(gòu)建過程中,考慮到現(xiàn)有建模算法的缺陷,引入了物理引擎的概念。在比較多種主流開源物理引擎基礎(chǔ)上,論述了用于數(shù)值建模時(shí)選擇物理引擎的原則。闡明了物理引擎的基本理論以及仿真流程,并根據(jù)建模需要選擇了Bullet作為計(jì)算核心。在分析其系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上采用SWIG進(jìn)行編譯封包,便于使用Python進(jìn)行系統(tǒng)集成?；诿商乜_思想建立了骨料頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫,進(jìn)一步基于物理引擎進(jìn)行了指

4、定級配骨料的投放并實(shí)現(xiàn)可視化。三維隨機(jī)模型的構(gòu)建實(shí)例說明這套方法對細(xì)觀數(shù)值模型的構(gòu)建是高效的適用的。
　　最后,為建立二維細(xì)觀模型,論證了三維級配向二維級配轉(zhuǎn)換瓦拉文公式的有效性,并推導(dǎo)出了適用于常用級配曲線的離散式瓦拉文公式,編制了計(jì)算程序。采用理論法計(jì)算了瀝青砂漿等效導(dǎo)熱系數(shù)作為有限元模型的參數(shù),并驗(yàn)證了適用性?；谝陨?根據(jù)兩步法研究思路建立了二維數(shù)值模型進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn),研究了級配、骨料、瀝青及填料的導(dǎo)熱系數(shù)等因素對瀝青混凝土