沥青混合料粘弹性本构模型与阻尼特性研究

摘要

高速公路的迅速发展使得沥青混合料在路面中的应用得以推广。沥青混合料具有显著的粘弹特性，而以往研究中将沥青混合料简化成线弹性材料，与实际情况相差很大。就沥青混合料的粘弹特性、本构关系出发去发掘材料本身的一些其它性能，如本文中研究的阻尼，能将更加科学合理地利用材料的优良特性，更好地为路面材料作出支持和贡献。
　　首先，为了更好地将沥青混合料作为阻尼材料进行研究对阻尼材料的特征和力学模型进行了研究分析以作铺垫，然后对沥青混合料的本构模型做了简介以及提出了测定沥青混合料阻尼参数值的两种方法:悬臂梁振动法及动态蠕变试验法，并给出相应计算方法。
　　随后，文章采用沥青混合料动态蠕变试验，利用能量法对试验结果滞回曲线进行图解，并用阻尼参数损耗因子表征阻尼特性。研究发现，沥青混合料的阻尼随温度或频率的升高均呈现先增后减的规律，在温度20～60℃范围下其损耗因子值在区间(0.040，0.090)浮动，在1～10Hz的频率之间沥青混合料的阻尼效果较好。此外本文测定了CA砂浆的阻尼以作对比，分析发现CA砂浆在0.2～1Hz频率段与沥青混合料阻尼变化趋势相似，损耗因子值的范围为(0.090，0.110)，而在5～25Hz频率段其阻尼效果迅速减弱，损耗因子值接近0.040。接着本文用动态模量试验对沥青混合料阻尼特性加以验证，表明了各影响因素下的规律一致性，且沥青混合料在40℃左右可达到最佳阻尼值。
　　最后，本文为使用沥青混合料整个路面结构的阻尼研究踏出了探索的第一步，为更长远路面结构阻尼的分析提供了研究思路及方法，以及有限元软件的技术支持。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景与意义

1．2 国内外关于沥青混合料特性研究

1．2．1 沥青混合料的粘弹性特性

1．2．2 沥青混合料的本构模型研究

1．2．3 沥青混合料的阻尼特性

1．3 研究内容与目标

1．3．1 内容与目标

1．3．2 研究技术路线

第二章 阻尼材料特征及沥青混合料的本构与阻尼特性测试方法

2．1 材料阻尼性能的描述

2．2 材料阻尼的参数及其表达

2．2．1 阻尼材料的参数

2．2．2 阻尼材料本构模型

2．3 阻尼材料的力学模型

2．4 阻尼材料的应用现状

2．5 沥青混合料粘弹性本构模型及参数表征

2．5．1 粘弹性本构模型的基本元件

2．5．2 沥青混合料常见本构模型

2．6 沥青混合料阻尼特性的测试方法

2．6．1 悬臂梁振动法

2．6．2 动态蠕变试验的能量法

2．7 本章小结

第三章 沥青混合料阻尼特性的研究

3．1 试验目的和意义

3．2 沥青混合料试件准备

3．2．1 原材料简介与级配选择

3．2．2 油石比确定

3．2．3 试件成型

3．3 沥青混合料阻尼测定的蠕变试验方法

3．3．1 试验设备

3．3．2 试验方法

3．3．2 试验流程

3．4 温度影响

3．4．1 试验设计方案

3．4．2 试验结果分析

3．5 频率影响

3．5．1 试验设计方案

3．5．2 试验结果分析

3．6 级配影响

3．6．1 试验设计方案

3．6．2 试验结果分析

3．7 改性剂影响

3．7．1 试验设计方案

3．7．2 试验结果分析

3．8 本章小节

第四章 沥青混合料与CA砂浆的阻尼特性比较研究

4．1 试验目的及意义

4．2 CA砂浆试件准备

4．2．1 CA砂浆

4．2．2 CA砂浆成型

4．3 沥青混合料与CA砂浆阻尼测定的蠕变试验

4．3．1 试验条件

4．3．2 试验流程

4．3．3 试验结果分析

4．4 本章小结

第五章 沥青混合料动态模量试验阻尼验证研究

5．1 试验目的与意义

5．2 动态模量试验沥青混合料温度和频率影响的验证

5．2．1 试验条件

5．2．2 试验流程

5．2．3 试验设计方案

5．2．4 试验结果分析

5．3 CA砂浆的动态模量试验

5．3．1 试验过程

5．3．2 试验结果分析

5．4 本章小结

第六章 路面结构阻尼分析

6．1 动力学理论基础与路面结构阻尼分析

6．1．1 路面结构阻尼动力学方程

6．1．2 路面结构阻尼特征分析

6．2 有限元方法与软件

6．3 路面结构阻尼有限元分析过程摸索

6．3．1 有限元模型探索结构阻尼系数

6．3．2 有限元探索结构阻尼影响因素

6．4 本章小结

第七章 总结与待研究的问题

7．1 本文总结

7．2 待研究的问题

致谢

参考文献