沥青混合料集料颗粒行为及区域划分研究

摘要

沥青混合料是由集料、空隙和沥青胶浆组成的三相复合材料,是一种典型的非均质、不连续的颗粒性质的材料。但是,现行弹性层状体系理论假设沥青混合料为各向同性的均质材料,与实际情况明显不符。
　　本文首先成型连续级配和间断级配沥青混合料车辙试件,经切割、组装后再开展不同温度和荷载条件下的车辙试验,定性分析了基于位移等值线的试件内部颗粒运动规律;结合数字图像处理技术、统计方法,定量分析了试件内部颗粒的运动规律,据此对车辙试验板的均质区、非均质区进行了划分;最后,采用PFC离散元程序,模拟分析了两种不同级配沥青混合料的车辙试验,进一步验证了均质区和非均质区划分方法。研究主要结论如下:
　　(1)、在相同外界条件及荷载作用下,间断级配混合料相比于密级配混合料发生不规则颗粒运动的区域略大。且温度的升高或作用荷载的增大都会引起混合料内部非均质区范围增加。
　　(2)、本文中所研究的几种混合料经压实后,内部颗粒主轴角度主要集中在80-100°范围内;加载位置下方颗粒Y方向位移(竖向)基本朝下,该区域内位移方向角分布比较均匀;而加载位置两侧范围内,颗粒竖向位移存在着一定负向位移(朝上运动),且位移角度主要集中在0-50°之内,即加载位置两侧颗粒位移主要向两侧扩散,并有部分颗粒被朝向挤压。
　　(3)、采用采用灰色关联分析方法,对温度和荷载两因素与不同类型混合料内部非均质区范围的关联程度进行分析可知,密级配混合料对温度的敏感性与荷载的敏感性差别相对较小,而间断级配混合料受荷载的影响明显强于温度对其的影响。
　　(4)、离散元模拟结果表明,沥青混合料中力链的传递以及颗粒位移矢量规律与真实试验结果较为吻合,离散元在一定程度上能够模拟真实加载过程中材料内部颗粒运动的规律。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 原材料参数及试验方法

2.1 试验原材料及混合料组成设计

2.2 评价方法及试验方法介绍

2.3 本章小结

第三章 基于位移等值线的断面颗粒运动规律及区域划分影响分析

3.1温度差异对混合料集料运动规律及非均质区范围的影响分析

3.2荷载差异对混合料集料运动规律及均质区范围的影响分析

3.3 非均质区范围影响因素的灰色关联分析

3.4 本章小结

第四章 基于数字图像处理技术的断面颗粒运动规律及区域划分研究

4.1 数字图像处理技术介绍

4.2 断面图像数字化处理及参数介绍

4.3 断面颗粒质心坐标原点修正及验证

4.4 集料颗粒主轴角度偏转研究

4.5 断面颗粒质心位移变化研究

4.6 本章小结

第五章 基于离散元方法的内部颗粒运动规律研究

5.1 离散元原理介绍及程序简介

5.2 模型建立

5.3 数值模拟结果及分析

5.4 本章小结

第六章 主要结论和研究建议

6.1 论文研究结论

6.2 进一步研究建议

参考文献

硕士期间获得的成果

致谢