基于直接拉伸试验的沥青混合料粘弹性损伤特性研究

摘要

沥青路面具有优越的路用性能,为了设计安全可靠的沥青路面,防止各种路面病害,需要在深入了解沥青混合料的材料特性的基础上,求得真实反映其特性的应力应变关系.关于材料本构模型理论研究,有许多途径和方法,目前大致有以下四类:经验方法、理论方法、半经验方法以及分子理论的研究方法.工程上最有应用前景的是半经验方法,该法依据材料的某些力学试验结果,结合基本力学原理和理论,来表述各种条件下材料的解.该文通过大量沥青混合料直接拉伸试验的结果,运用对沥青混合料研究较成熟的粘弹性理论与损伤力学的基本原理和方法,初步建立起沥青混合料的粘弹性损伤本构关系.首先,通过拉伸试验观察沥青混合料的物理力学特性,再对试验数据进行分析,得到了拉伸模量主曲线.然后,用Maxwell模型来模拟沥青混合料的粘弹性特性,在对试验结果分析及对前人损伤模型分析总结的基础上,运用连续损伤力学的基本理论,在将沥青混合料材料连续化的基础上,提出了以Weibull分布来定义损伤因子,将两者藕合起来而得到了一种新的粘弹性损伤模型,并通过拉伸试验结果拟合得到模型材料参数.最后,在上述工作的基础上,运用增量迭代法,依托ANSYS有限元计算软件编制了粘弹性损伤有限元计算程序,对汽车荷载作用下路面的力学响应进行了计算,将结果与粘弹性模型有限元计算结果进行了分析比较.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1沥青混凝土路面材料研究问题的提出

1.2沥青混合料的粘弹性损伤特性

1.3国内外研究概况

1.4本论文的研究意义及主要研究内容

第二章沥青混合料直接拉伸试验研究

2.1概述

2.2原材料的物理力学性质

2.3直接拉伸试验

2.4沥青混合料强度理论与破坏模式

2.5试验结果分析

第三章沥青混合料的粘弹性损伤特性及拉伸试验分析

3.1粘弹特性概述

3.2损伤特性概述

3.3混凝土损伤模型

3.4沥青混合料的线粘弹性损伤本构关系

3.5等应变率下直接拉伸实验结果分析

第四章路面粘弹性损伤有限元分析及在ANSYS上的实现

4.1结构计算方法及ANSYS简介

4.2路面粘弹性损伤增量有限元分析

4.3路面结构力学分析模型

4.4路面结构粘弹性损伤ANSYS有限元分析

第五章成果结论及进一步工作构想

5.1成果与结论

5.2不足与进一步工作构想

参考文献

致 谢

附录A