SMA-13瀝青混合料細(xì)觀模擬分析-論文.pdf

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1、2014年第6期北方交通文章編號(hào)：1673—6052(2014)06—0059—04中圖分類號(hào)：U414．03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ASMA一13瀝青混合料細(xì)觀模擬分析高明(遼寧省交通科學(xué)研究院沈陽市110015)摘要：為了研究SMA一13改性瀝青混合料承受動(dòng)態(tài)荷載時(shí)內(nèi)部的應(yīng)變特征以及塑性損傷規(guī)律，對(duì)SMA一13改性瀝青混合料試件進(jìn)行了CT掃描，并進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，基于CT掃描圖像以及動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)結(jié)果，利用醫(yī)學(xué)影像學(xué)軟件MIMICS對(duì)試件的局部建立了非均質(zhì)有限元模型，并利用ANSYS有限元軟件進(jìn)行了應(yīng)變特征與塑性損傷模擬，通過分析發(fā)現(xiàn)

2、，膠砂的極限應(yīng)變水平是模型宏觀應(yīng)變水平的8—9倍，混合料的塑性損傷多發(fā)生在較大骨料的邊界處，隨溫度升高，塑性損傷出現(xiàn)在相同位置，塑性損傷區(qū)域擴(kuò)展增大。關(guān)鍵詞：SMA；瀝青混合料；CT；有限元；應(yīng)變特征；塑性損傷在SMA瀝青混合料中，起膠結(jié)作用的瀝青材料的薛國強(qiáng)、張?jiān)Ｇ?、黃曉明等應(yīng)用等效夾雜微觀力學(xué)對(duì)溫度十分敏感，而起骨架作用的玄武巖石料模量理論進(jìn)行了瀝青混合料的粘彈性能微觀力學(xué)分受溫度影響極小，在高溫條件下，例如在55℃條件析J。長安大學(xué)的張愛霞采用有限元軟件建立二下，玄武巖石料模量仍然在5000MPa左右，彈性模維模型，計(jì)算

3、了單顆骨料時(shí)粒徑、形狀和加載條件、量或剪切模量是瀝青材料的數(shù)萬倍，幾乎等同于剛瀝青膠漿彈性模量對(duì)其受力的影響。李芬、李之體材料。此外，高溫時(shí)，在荷載的作用下，瀝青膠漿達(dá)、龔軍安、趙顯鵬等對(duì)路面芯樣進(jìn)行CT掃描，分本身發(fā)生彈性變形的同時(shí)還會(huì)發(fā)生塑性流動(dòng)，而礦析了瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷演化特征。石集料只會(huì)發(fā)生相對(duì)于瀝青膠漿的“剛體移動(dòng)”，瀝本文對(duì)SMA一13改性瀝青混合料進(jìn)行了高溫青膠漿與礦料界面則會(huì)發(fā)生剪切、拉壓等變形。所動(dòng)態(tài)蠕變試驗(yàn)，通過CT掃描，利用醫(yī)學(xué)影像學(xué)軟件以，直接以均質(zhì)模型計(jì)算瀝青混合料內(nèi)部的應(yīng)力MIMICS以及有限

4、元分析軟件ANSYS對(duì)試件局部進(jìn)與應(yīng)變，得出的結(jié)果與真實(shí)情況肯定是嚴(yán)重不符行有限元模擬，從細(xì)觀層次上，對(duì)SMA一13改性瀝的。青混合料的內(nèi)部應(yīng)變特征以及損傷規(guī)律進(jìn)行了分為了對(duì)瀝青混合料內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行分析，析。近l5年來，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者進(jìn)行了許多工1三維重構(gòu)過程作。1998年，美國聯(lián)邦公路局與特納公路研究中心首先直接利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型了高150mm、直率先聯(lián)合開展了SIMAP(SimulationImagingand徑100mm的圓柱體試件，然后使用CT機(jī)對(duì)試件進(jìn)MechanicsofAsphaltPavements

5、)研究計(jì)劃，進(jìn)行了瀝行了掃描，之后借助醫(yī)學(xué)影像學(xué)軟件MIMICS以及青混合料的內(nèi)部組成三維重建以及力學(xué)反應(yīng)預(yù)測等ANSYS有限元軟件對(duì)瀝青混合料試件進(jìn)行了三維數(shù)值模擬研究等工作兒。國內(nèi)的學(xué)者也完成了許重構(gòu)，生成的模型如圖1所示，白色為石料，灰色為多開拓性的工作，華南理工大學(xué)張肖寧利用CT射瀝青膠砂，試件內(nèi)部的黑色部分為空隙。線技術(shù)進(jìn)行了瀝青混合料體積組成分析與差異性物圖2為對(duì)連續(xù)2張的CT圖片的重構(gòu)圖。其中質(zhì)辨識(shí)、混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成的三維圖像重構(gòu)、瀝青骨料以灰色顯示，膠砂以白色顯示。對(duì)連續(xù)五張圖混合料性能的虛擬試驗(yàn)等方面的研究

6、兒。同濟(jì)大片進(jìn)行重構(gòu)，如圖3所示。學(xué)的張倩娜等應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)瀝青混合料可以想象，對(duì)每張CT圖片進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作后，的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的分析方法進(jìn)行了研究j，東南大學(xué)可建立精度較高的全尺寸三維模型。一62一北方交通2014年第6期Institute，TexasA&MUniversity．Simulation，Imaging，and[5]張倩娜．基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)分析MechanicsofAsphaltPavements[R]．AProgressReport方法研究[D]．上海：同濟(jì)大學(xué)，2000．Submi

7、ttedtothePavementEngineeringProgramOftheFederal[6J薛國強(qiáng)，張?jiān)Ｇ洌S曉明，等．瀝青混合料粘彈性能微觀力學(xué)分HighwayAdministration，2005．析[J]．公路交通科技，2009，26(6)：18—23．[2]汪海年，郝培文．瀝青混合料微細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J]．長安大[7]張愛霞．瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)初步分析[D]．西安：長安大學(xué)，學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008(05)：l1—15．2009．[3]張肖寧，段躍華，李智，吳文亮，萬成．基于x—rayCT的瀝青混[8]

8、李芬，李之達(dá)，龔軍安，趙顯鵬．基于cT圖像分維估算的瀝青合料材質(zhì)分類方法[J]．華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，混凝土損傷演化研究[J]．湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2006(6)．2011(3)．[9]沈觀林．復(fù)合材料力學(xué)[M]．jE京：清華大學(xué)出版社，1996．[4]張肖寧．基