沥青混合料快速三维数值建模技术

摘要

沥青混合料由沥青和骨料等多相材料组成，其力学性能比较复杂。骨料的大小，形状，分布及相互作用都直接影响着沥青混合料的弹性、粘弹性等其他力学性能。 为了得到沥青混合料真实的力学性能，因此有必要建立一个模拟骨料真实形状和分布的数值模型。 本文提出了一种适合沥青混合料的快速数值建模技术，其主要思想如下：选取适当的参数范围，随机生成多面体，通过凸凹控制和尖锐判断，形成较接近实际情况的单个骨料，根据给定的级配曲线，循环生成众多随机骨料组成骨料库。然后基于等概率投放的思想，随机生成一个投放区域，从骨料库中选择一组骨料进行随机投放，最终建立三维沥青混合料随机骨料数值模型。 应用这个建模技术，本文首先建立了6种不同级配的沥青混合料数值模型，通过体积平均法预测沥青混合料的弹性性质，计算结果符合Paul 上下限理论。然后模拟了沥青混合料的静态蠕变过程，分析了不同温度和应力条件下沥青混合料的粘弹性变形特征。计算结果说明了本文提出的沥青混合料快速建模技术的有效性，可以用来指导沥青混合料的级配设计。