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《基于離散元方法的橡膠顆粒瀝青混合料疲勞性能與破冰機理研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、FatiguePropertiesandIce-breakingMechanismStudyofCrumbRubberModifiedAsphaltMixtureonDEMADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：ZhangHongweiSupervisor：Prof.HanSenChang’anUniversity，Xi’an，China摘要目前，瀝青混合料的研究主要集中于從宏觀角度探求其發(fā)生機理，其實宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)需要從細(xì)觀機理上去解釋，這是各種復(fù)雜瀝青路面工程問題研究的關(guān)鍵切入點，也是未來瀝青路面工程
2、研究的發(fā)展趨勢。Cundall與Strack創(chuàng)立并發(fā)展起來的離散單元法可以較全面的給出從細(xì)觀變化到宏觀響應(yīng)的各種信息，并能夠有效的通過各種細(xì)觀參數(shù)對宏觀現(xiàn)象的影響進(jìn)行延伸討論，有益于從本質(zhì)上揭示瀝青混合料的宏觀現(xiàn)象。橡膠顆粒瀝青混合料是由瀝青膠漿包裹的粗、細(xì)集料及橡膠顆粒的顆粒單元組成的多相復(fù)合材料，其工程性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜。瀝青路面在行車荷載的作用下，單個集料顆粒與單個橡膠顆粒均具有獨特的運行方式，且均呈現(xiàn)了非均勻、離散的力學(xué)特性。本文從橡膠顆粒瀝青混合料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)入手，以混合料的離散元分析為主線，從三種典型級配結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型分析，到骨架密實型結(jié)構(gòu)的分形級配研究；進(jìn)而研究
3、混合料劈裂試驗數(shù)值模型，建立橡膠顆粒瀝青混合料耗散能、分形維數(shù)與疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系；通過分析橡膠顆粒摻量、冰層厚度及溫度對混合料破冰性能的影響，驗證了混合料破冰數(shù)值模型的研究結(jié)論，從而揭示了橡膠顆粒瀝青混合料的破冰機理，最終將分形級配、疲勞性能與破冰機理的研究成果應(yīng)用于橡膠顆粒瀝青混合料的級配組成設(shè)計中，通過實體工程驗證了細(xì)觀數(shù)值模擬與室內(nèi)試驗的研究成果，為抗凍結(jié)瀝青路面的工程應(yīng)用提供一定的理論指導(dǎo)。通過理論分析構(gòu)建了三種典型的橡膠顆粒瀝青混合料細(xì)觀數(shù)值模型，提出了以平均不平衡力與平均接觸力為主的細(xì)觀參數(shù)，同時通過力學(xué)試驗確定了抗壓強度與抗壓回彈模量兩個宏觀參數(shù)。比較
4、細(xì)觀數(shù)值模擬與力學(xué)試驗所獲取的結(jié)論，從宏觀與細(xì)觀兩個角度證明了橡膠顆粒瀝青混合料的適宜級配是骨架密實型結(jié)構(gòu)。本文構(gòu)建的橡膠顆粒瀝青混合料劈裂細(xì)觀數(shù)值模型以裂縫數(shù)與劈裂強度為主要細(xì)觀參數(shù)，與劈裂試驗確定的宏觀參數(shù)劈裂抗拉強度與勁度模量相互驗證，從宏觀與細(xì)觀兩個角度驗證了橡膠顆粒的摻加將明顯降低瀝青混合料的力學(xué)強度。通過構(gòu)建不同橡膠顆粒摻量、不同冰層厚度混合料—冰層相互作用的細(xì)觀數(shù)值模型，將應(yīng)變能與顆粒位移的細(xì)觀參數(shù)與擺值平均加權(quán)回升量與擺值平均加權(quán)回升率的宏觀參數(shù)相互比較，從宏觀與細(xì)觀兩個角度揭示了橡膠顆粒瀝青混合料的破冰機理。綜上所述，離散單元法為以離散性為重要特征的
5、橡膠顆粒瀝青混合料問題進(jìn)行細(xì)觀i研究提供了很好的數(shù)值分析工具，真正做到了從細(xì)觀機理上去解釋宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)，為揭示橡膠顆粒瀝青混合料早期破壞原因及探求混合料破冰機理，提供了一種試驗結(jié)合理論分析的新思路。2D關(guān)鍵詞：抗凍結(jié)瀝青路面；橡膠顆粒瀝青混合料；離散元方法；PFC；分形理論；分形維數(shù)；耗散能；疲勞壽命；破冰；數(shù)值模擬；iiAbstractAtpresent，thestudyfieldoftheasphaltmixturemainlyfocusedonexploringtheoccurrencemechanismfromitsmacroscopicperspectiv
6、e.Infact，theessenceofmacroscopicphenomenaneedsfrommicrocosmicmechanism，whichisthekeypointofallkindsofcomplicatedasphaltpavementengineeringproblemsfortheirresearchs.Studyingfromthemicroscopicperspectiveisalsothedevelopmenttrendforasphaltpavementengineeringresearches.Thediscreteelementmet
7、hodisfoundedanddevelopedbyCundallandStrack，whoseimportantcharacteristicisdiscreteness.Itcanprovideverygoodnumericalanalysistools，andalsocangiveallkindsofinformationfrommicrocosmicchangestothemacroscopicresponsecomprehensively.Inadditiontothis，itcanbeusedtodiscusseeffectivelythr
