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《瀝青混合料開裂破壞行為的細觀尺度模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號學號D200977290學校代碼10487密級博士學位論文瀝青混合料開裂破壞行為的細觀尺度模擬學位申請人：尹安毅學科專業(yè)：固體力學指導教師：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獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到，本聲明的
3、法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：年月日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權華中科技大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在_____年解密后適用本授權書。不保密□。（請在以上方框內(nèi)打“√”）學位論文作者簽名：指導教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學博士學位論文摘要瀝青路面以其眾多的優(yōu)點在
4、我國高等級公路中得到了越來越廣泛的應用。然而，隨著公路運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，嚴重損害路面的使用性能，增加路面維護成本和縮短路面的使用壽命。開裂對瀝青路面結(jié)構(gòu)的應用、設計和分析提出了嚴峻的挑戰(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中一個急需解決的問題。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理，為瀝青路面結(jié)構(gòu)設計提供可靠的理論和技術支持，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和異質(zhì)的材料特征，
5、發(fā)展了一種隨機骨料快速生成和投放算法來建立比擬真實的瀝青混合料二維和三維細觀結(jié)構(gòu)模型，提出了將隨機骨料模型與粘聚帶模型相結(jié)合的細觀異質(zhì)斷裂模型建?？蚣?，并開展了一系列的實驗室斷裂測試，通過數(shù)值模擬與實驗測試相結(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展機理，討論了加載方式、材料組成和細觀結(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彎曲開裂實驗，通過改變預切口位置構(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。實驗結(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)出向梁中心擴展的趨勢。（2）設計并制作了瀝青混合料直接剪切實驗裝置，基于長方體試件開展了純II型載荷條件下的開裂試驗，驗證了裝置的可靠性，研究了溫度對混合料開裂特征和抗開裂能力的影響。實驗結(jié)果表明，溫度會顯著影響瀝青混合料力學性能，包括初始剛度、剪切強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投放算法來創(chuàng)建瀝青混合料的細觀結(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合材料，研究了骨料I華中科技大學博士學位論文快速生成、投放、振蕩和內(nèi)接技術，
7、形成了考慮骨料含量、級配和分布等細觀組成因素的高效的瀝青混合料二維和三維隨機骨料模型創(chuàng)建方法。（4）提出了一種宏細觀相結(jié)合的多尺度建?？蚣?。對結(jié)構(gòu)中需要重點關心的區(qū)域采用骨料快速生成和投放算法建立異質(zhì)的細觀力學模型，其他區(qū)域采用均勻化的宏觀模型，來實現(xiàn)計算效率和計算結(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彎曲實驗進行了數(shù)值模擬，驗證了多尺度模型的可行性和有效性，并進一步研究了預裂紋位置和骨料分布對開裂方向的影響。（5）提出了隨機骨料模型與粘聚帶模型相結(jié)合的細觀異質(zhì)斷裂模型創(chuàng)建方法。編制了在隨機骨料有限
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，來模擬裂紋的擴展過程。采用二維異質(zhì)隨機骨料斷裂模型對三點彎曲實驗進行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果的對比驗證了模型的可靠性。進一步采用二維細觀異質(zhì)斷裂模型研究了無預制裂紋條件
