基于離散元方法的瀝青混合料勁度模量虛擬試驗(yàn)研究.pdf

1、一直以來，由于分析工具的限制，有關(guān)瀝青混合料的研究均局限于基于現(xiàn)象學(xué)的經(jīng)驗(yàn)方法，即通過大量的假設(shè)及實(shí)驗(yàn)，從宏觀角度分析和研究瀝青混合料的各種性能。 這種方法不僅耗時(shí)耗資，且結(jié)果的變異性較大，再現(xiàn)性差，使瀝青混合料路用性能與材料設(shè)計(jì)體系之間存在較大差距。 本文將瀝青混合料作為由碎石料和瀝青瑪蹄脂(礦粉+瀝青+空隙)組成的兩相體系，從瀝青瑪蹄脂的力學(xué)特性研究出發(fā)，以基于虛擬試驗(yàn)的瀝青混合料微觀力學(xué)分析為目標(biāo)，采用離散單元方法

2、，根據(jù)各相的幾何及物理信息，運(yùn)用隨機(jī)生成多面體(三維)或多邊形(二維)技術(shù)重構(gòu)其微觀結(jié)構(gòu)，建立微觀力學(xué)模型，進(jìn)行瀝青瑪蹄脂、級(jí)配礦料及瀝青混合料的力學(xué)試驗(yàn)研究，以獲得模型參數(shù)及驗(yàn)證微觀結(jié)構(gòu)模型的可靠性，通過數(shù)值模擬預(yù)測瀝青混合料的勁度模量和各參數(shù)對其力學(xué)性質(zhì)的影響。 本文方法克服了傳統(tǒng)數(shù)字重構(gòu)的局限性，實(shí)現(xiàn)了采用不規(guī)則多邊形和多面體單元模擬級(jí)配礦料，進(jìn)而模擬瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)組成； 利用自定義粘彈性接觸模型模擬瀝青瑪蹄脂

3、及瀝青混合料中的粘彈性接觸作用，從微觀尺度分析了瀝青瑪蹄脂粘彈性力學(xué)特性，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)試驗(yàn)與一般力學(xué)方法難以達(dá)到的目標(biāo)； 通過對級(jí)配礦料室內(nèi)靜三軸試驗(yàn)，校準(zhǔn)了虛擬試驗(yàn)結(jié)果，對級(jí)配礦料的回彈模量力學(xué)特性進(jìn)行了評(píng)價(jià)； 通過室內(nèi)動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，校準(zhǔn)了離散元模型參數(shù)，提出了基于虛擬試驗(yàn)的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量預(yù)測方法，并與試驗(yàn)結(jié)果及其他預(yù)估模型結(jié)果比較分析，結(jié)果表明采用離散元微觀力學(xué)方法能夠達(dá)到更高的預(yù)測精度。 本研究創(chuàng)新性地從