基于內(nèi)聚力模型的瀝青路面裂縫發(fā)展過程模擬.pdf

1、瀝青路面在使用過程中均會出現(xiàn)各種各樣的破壞，這些破壞主要包括開裂、車轍、沉陷和松散等。其中瀝青路面的開裂已經(jīng)成為世界各國瀝青路面使用中遇到的主要病害之一，嚴重地影響了瀝青路面的使用性能和服務壽命，分布十分普遍。因此，研究瀝青路面裂縫的發(fā)展過程對于防治和延緩路面的開裂具有重要意義。
　　 本文借助ABAQUS有限元軟件對瀝青路面低溫開裂的發(fā)展過程進行數(shù)值模擬，然后進行相應的參數(shù)分析，對低溫下瀝青路面裂縫的發(fā)生和擴展機理做了進一步的

2、認識和理解，為路面性能預測和路面結構設計提供一定的參考。
　　 內(nèi)聚力模型(CZM)是一種研究裂紋失效的方法，可用于分析韌性材料以及脆性材料的斷裂問題。本文首先對瀝青混凝土內(nèi)聚力模型進行了研究，論述了瀝青路面的開裂特性，對內(nèi)聚力模型的本構關系、界面單元和損傷準則進行了探討，并針對瀝青路面的開裂特性對內(nèi)聚力模型進行了合理的選取。
　　 為了較為準確的獲取內(nèi)聚力模型的各項參數(shù)，文章針對幾個主要的模型參數(shù)進行了試驗設計，試驗包

3、括疲勞試驗、三點彎曲梁試驗和間接拉伸試驗。疲勞試驗為解決瀝青路面疲勞性能研究提供服務，三點彎曲梁試驗測定材料的斷裂能參數(shù)，間接拉伸試驗測定材料的開裂強度參數(shù)。內(nèi)聚力模型的材料參數(shù)試驗是獲取模型參數(shù)的重要步驟，是文章進行計算模擬的重要條件。
　　 為了更真實的模擬瀝青混合料的材料特性，本文在進行瀝青路面裂縫發(fā)展過程數(shù)值模擬時，采用了ABAQUS中的Prony級數(shù)模型，它能很好的反映瀝青混合料的粘彈性特性，其時間增量型有限元計算方法

4、能很精確的得到粘彈性問題的有限元解。運用ABAQUS對TSRST試驗進行有限元模擬，其數(shù)值模擬結果與試驗結果非常接近，進一步說明選用ABAQUS粘彈性有限元對實際問題進行分析計算是準確可靠的。
　　 通過對疲勞和三點彎曲梁試驗的結果進行分析，發(fā)現(xiàn)斷裂能數(shù)據(jù)結果產(chǎn)生大量的偏差和反常的現(xiàn)象，這是由于三點彎曲梁試驗本身的條件限制、試件成型的方式及混合料的均勻性等影響因素造成。以斷裂能為軸載換算的等效準則，得到了軸載換算公式的指數(shù)為8.

5、46。
　　 運用ABAQUS有限元軟件進行了瀝青路面的低溫縮裂模擬，并進行了參數(shù)敏感性分析。計算模型表明，路面溫度降至一定溫度時，路表面開始出現(xiàn)初始損傷，損傷值隨著路面結構深度的增加而減?。弘S著溫度的進一步降低，在路表面開始產(chǎn)生裂縫，面層受損的深度也在逐漸增加；當路表面溫度降至開裂溫度時，瀝青面層完全開裂，且開裂過程只經(jīng)歷了很短的時間，表明瀝青面層在降溫過程中有急劇開裂的現(xiàn)象。參數(shù)敏感性分析表明，降溫時間、起始溫度、Prony