沥青混合料低温性能断裂力学研究

摘要

沥青混合料低温性能的研究一直是土木工程工作者致力研究的问题。尤其在我国北方，沥青路面在冬季会发生低温开裂，出现大量的横向裂缝，是十分普遍而严重的路面病害。
　　本文以断裂力学为理论基础，应用J积分的分析方法，介绍沥青混合料低温开裂原理与过程。并采用ABAUQS有限元软件，构建小切口弯曲梁平面模型、路面结构三维模型，进行力学性能分析。得到在温度场温度下降的过程中，模型各节点的应力、应变、位移变化规律。在各参数云图中直观的反映了各节点力学指标的数值大小。总结裂缝深度、面层厚度、材料模量、降温幅度的变化与温度应力的关系，同时计算不同温度下的应力强度因子、裂缝开裂能量释放率及裂缝断裂韧性，并预测沥青路面的低温抗裂性能，为低温抗裂结构设计者提供参考。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究发展现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 目的与意义

1．4 研究内容与关键技术路线

1．4．1 研究的主要内容

1．4．2 研究技术路线图

2 断裂力学的基本理论

2．1 裂纹的分类

2．1．1 按裂缝的几何特征分类

2．1．2 按裂纹的力学特性分类

2．1．3 沥青混合料低温开裂裂纹特点

2．2 能量释放率断裂理论

2．2．1 能量释放率概念

2．2．2 能量释放率判断依据

2．3 应力强度因子断裂理论

2．3．1 裂纹尖端奇异场

2．3．2 应力强度因子理论

2．3．3 K准则和断裂韧度KC

2．3．4 应力强度因子与能量释放率的关系

2．4 弹塑性断裂力学基本理论

2．4．1 COD理论

2．4．2 J积分理论

2．5 本章小结

3 沥青混合料低温开裂有限元分析

3．1 有限元方法概述

3．1．1 基本概念

3．1．2 有限元求解问题基本步骤

3．1．3 ABAQUS有限元概述

3．2 沥青混合料低温抗裂性能研究

3．2．1 沥青混合料低温开裂机理

3．2．2 评价沥青混合料低温抗裂性能的试验方法

3．2．3 小弯曲梁低温抗拉试验

3．3 沥青混合料有限元分析

3．3．1 小弯曲梁模型建立

3．4 本章小结

4 沥青面层低温缩裂有限元分析

4．1 沥青面层有限元模型的建立

4．1．1 模型建立的条件

4．1．2 沥青混合料面层建模分析

4．2 沥青面层低温有限元分析

4．2．1 沥青面层三维模型的建立

4．2．2 沥青面层温度应力分析

4．2．3 面层厚度对温度应力的影响

4．2．4 预估路面相对开裂率

4．2．5 面层材料模量对温度应力的影响

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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