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利用三维随机模型分析沥青混合料的力学行为

作　者: 杨圣枫
导　师: 杨新华
学　校: 华中科技大学
专　业: 固体力学
关键词: 沥青混合料沥青砂蠕变行为三维随机模型骨料级配
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 107次
引　用: 1次
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内容摘要

作为一种由沥青和粗细骨料等组成的复合材料,沥青混合料的力学性质跟沥青基质的性质和骨料的体积比、形状、级配等密切相关。因此,为了研究和改善沥青混合料的力学性能,有必要建立一个能充分模拟实际中骨料的级配、分布等的沥青混合料微观力学模型。将沥青混合料看作由粗骨料和沥青砂组成的两相复合材料,提出了粗骨料生成和随机投放算法。根据给定的级配生成球型骨料,然后将球型骨料随机投放到指定的区域,通过振荡调整骨料在投放区域内的位置,避免骨料重叠,再通过内接生成接近真实形状的凸多面体骨料,建立沥青混合料的三维随机模型。采用广义Maxwell模型刻画沥青砂的本构行为,其参数通过单轴蠕变实验获得。在对三维随机模型的有效性进行验证后,采用该模型通过有限元数值模拟研究骨料分布、含量、形状和级配对沥青混合料蠕变行为的影响。结果表明:骨料分布对沥青混合料力学性质的影响较小;沥青混合料瞬时弹性模量随骨料含量的增加呈近似线性增大,而且弹性模量与骨料含量之间的关系曲线处于Paul上下边界内;在计算考虑的粒径范围内,骨料平均粒径越小、粒径分散度越小(即粒径分布越集中),沥青混合料抵抗变形的能力越强。而骨料的径长比越小(即骨料形状越狭长),混合料抵抗蠕变变形的能力越弱。在压缩试验的模拟中发现沥青混合料的压缩模量随加载速率的增加而变大。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的提出和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
  1.3 本文研究内容和方法  13-14
2 模型计算的基本理论  14-26
  2.1 引言  14-15
  2.2 沥青混合料的两步法研究思路  15-16
  2.3 三维随机模型计算的相关假设  16-17
  2.4 Abaqus 中的粘弹性分析  17-20
  2.5 PFC 软件简介  20-25
  2.6 本章小结  25-26
3 沥青砂的粘弹性分析及蠕变实验  26-37
  3.1 引言  26
  3.2 粘弹性材料的蠕变和应力松弛特性  26-29
  3.3 沥青砂的粘弹性本构模型  29-33
  3.4 沥青砂蠕变实验及参数拟合  33-36
  3.5 本章小结  36-37
4 三维随机模型的建立  37-46
  4.1 引言  37
  4.2 骨料形状的转换  37-38
  4.3 骨料体积的计算  38-40
  4.4 球型骨料的投放  40-41
  4.5 振荡过程  41-42
  4.6 多面体的转换及网格划分  42-44
  4.7 本章小结  44-46
5 沥青混合料的蠕变及压缩数值模拟  46-61
  5.1 引言  46
  5.2 三维随机模型的验证  46-49
  5.3 各种影响因素的分析  49-60
  5.4 本章小结  60-61
6 总结和展望  61-63
  6.1 总结  61
  6.2 展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
附录：攻读学位期间发表的论文  69

利用三维随机模型分析沥青混合料的力学行为

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