資源描述：
《瀝青混合料開裂破壞行為的細(xì)觀尺度模擬》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號學(xué)號D200977290學(xué)校代碼10487密級博士學(xué)位論文瀝青混合料開裂破壞行為的細(xì)觀尺度模擬學(xué)位申請人：尹安毅學(xué)科專業(yè)：固體力學(xué)指導(dǎo)教師：楊新華教授答辯日期：2013年5月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringMesoscalefracturesimulationofasphaltmixtureconsideringmaterialheterogene
2、ityPh.DCandidate:YinAnyiMajor:SolidMechanicsSupervisor:Prof.YangXinhuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,P.R.ChinaMay,2013獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到，本聲明的
3、法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在_____年解密后適用本授權(quán)書。不保密□。（請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要瀝青路面以其眾多的優(yōu)點(diǎn)在
4、我國高等級公路中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。然而，隨著公路運(yùn)輸量的日益增大和大型重載車輛的增多，瀝青路面往往在使用早期就出現(xiàn)大量的開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p害路面的使用性能，增加路面維護(hù)成本和縮短路面的使用壽命。開裂對瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、設(shè)計(jì)和分析提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，提高瀝青路面的抗開裂能力已成為我國高等級公路建設(shè)中一個(gè)急需解決的問題。瀝青混合料是瀝青路面的組成材料，為了揭示瀝青路面的損傷破壞機(jī)理，為瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的理論和技術(shù)支持，研究瀝青混合料在不同載荷和溫度條件下的開裂行為顯得非常必要。論文針對瀝青混合料的隨機(jī)和異質(zhì)的材料特征，
5、發(fā)展了一種隨機(jī)骨料快速生成和投放算法來建立比擬真實(shí)的瀝青混合料二維和三維細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型，提出了將隨機(jī)骨料模型與粘聚帶模型相結(jié)合的細(xì)觀異質(zhì)斷裂模型建?？蚣?，并開展了一系列的實(shí)驗(yàn)室斷裂測試，通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測試相結(jié)合的方法研究了瀝青混合料在不同加載條件下的裂紋擴(kuò)展機(jī)理，討論了加載方式、材料組成和細(xì)觀結(jié)構(gòu)等因素對瀝青混合料開裂行為的影響。主要創(chuàng)新性研究工作包括：（1）開展了瀝青混合料單邊切口梁試件的三點(diǎn)彎曲開裂實(shí)驗(yàn)，通過改變預(yù)切口位置構(gòu)造了I型和混合型加載條件，研究了不同加載條件下的裂紋開裂特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在I型載荷作用下裂紋呈
6、現(xiàn)出豎直向上擴(kuò)展的趨勢，而在混合型載荷作用下裂紋呈現(xiàn)出向梁中心擴(kuò)展的趨勢。（2）設(shè)計(jì)并制作了瀝青混合料直接剪切實(shí)驗(yàn)裝置，基于長方體試件開展了純II型載荷條件下的開裂試驗(yàn)，驗(yàn)證了裝置的可靠性，研究了溫度對混合料開裂特征和抗開裂能力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度會顯著影響瀝青混合料力學(xué)性能，包括初始剛度、剪切強(qiáng)度和載荷峰值過后的軟化行為。（3）提出和發(fā)展了一種骨料快速生成和隨機(jī)投放算法來創(chuàng)建瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型。將瀝青混合料看作有粗骨料和瀝青砂組成的兩相復(fù)合材料，研究了骨料I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文快速生成、投放、振蕩和內(nèi)接技術(shù)，
7、形成了考慮骨料含量、級配和分布等細(xì)觀組成因素的高效的瀝青混合料二維和三維隨機(jī)骨料模型創(chuàng)建方法。（4）提出了一種宏細(xì)觀相結(jié)合的多尺度建模框架。對結(jié)構(gòu)中需要重點(diǎn)關(guān)心的區(qū)域采用骨料快速生成和投放算法建立異質(zhì)的細(xì)觀力學(xué)模型，其他區(qū)域采用均勻化的宏觀模型，來實(shí)現(xiàn)計(jì)算效率和計(jì)算結(jié)果可靠性之間的平衡。建立了瀝青混合料單邊切口梁的多尺度模型對三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，驗(yàn)證了多尺度模型的可行性和有效性，并進(jìn)一步研究了預(yù)裂紋位置和骨料分布對開裂方向的影響。（5）提出了隨機(jī)骨料模型與粘聚帶模型相結(jié)合的細(xì)觀異質(zhì)斷裂模型創(chuàng)建方法。編制了在隨機(jī)骨料有限
8、元網(wǎng)格模型中生成粘聚界面單元的程序，將粘聚界面單元作為潛在裂紋插入到骨料-瀝青砂界面、瀝青砂單元之間，來模擬裂紋的擴(kuò)展過程。采用二維異質(zhì)隨機(jī)骨料斷裂模型對三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證了模型的可靠性。進(jìn)一步采用二維細(xì)觀異質(zhì)斷裂模型研究了無預(yù)制裂紋條件
