一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法及装置

摘要

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法及装置。该方法包括：S1、获取沥青抵消损伤自愈所需存储虚应变能对加载次数的数值积分A

说明书

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法及装置。

背景技术

沥青路面在服役过程中承受着复杂的交通荷载和外部环境而产生疲劳开裂，这已成为了制约我国道路基础设施实现“长寿命”服役的瓶颈技术问题。沥青路面疲劳开裂不仅会影响驾驶员的行车舒适性和安全性，长期以往更会逐渐降低路面的承载能力，从而使服役中的路面达不到预期的技术服务水平，从而进一步造成高昂的养护费用支出。然而沥青材料因自身的流动变形特性而具有一定的损伤自愈能力，在无外部荷载时可主动自修复路面材料中的微裂纹，进而延长路面的实际使用寿命，降低路面养护维修成本。因此，理解和量化沥青材料的损伤自愈特性对于路面结构和材料的抗疲劳耐久设计及性能预测尤为重要。

现有评价沥青材料的损伤自愈能力的方法是基于不同损伤状态和间歇期时长进行评价的，测试效率比较低。

发明内容

针对以上问题，本发明目的之一在于提供一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法，该方法是基于抵消损伤自愈所需的平均存储虚应变能(Q

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法，包括：S1、获取沥青抵消损伤自愈所需存储虚应变能对加载次数的数值积分A

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还可以包括：获取沥青自愈间歇期后二次加载过程中，损伤变量达到自愈间歇期前损伤变量水平的累计循环加载次数N

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青存储虚应变能

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青虚模量C和虚应变γ

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还可以包括：获取沥青在任意加载周期内的剪切应变峰值γ

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还可以包括：获取沥青在任意加载周期内的剪切应力峰值τ

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还可以包括：根据ΔN＝N

本发明再一方面提供了一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的装置，包括：数据获取模块，用于获取沥青抵消损伤自愈所需存储虚应变能对加载次数的数值积分A

本发明再一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法。

本发明的有益效果在于：本发明提供的基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法是基于抵消损伤自愈所需的平均存储虚应变能(Q

附图说明

图1为沥青受益于损伤自愈效应的局部寿命补偿计算示意图；

图2为沥青平均存储虚应变能(Q

图3为沥青在三种疲劳荷载应变水平下(2.5％、3％、3.5％)，抵消损伤自愈效应所需的平均存储虚应变能(Q

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明一方面提供了一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法，包括：S1、获取沥青抵消损伤自愈所需存储虚应变能对加载次数的数值积分A

具体地，本发明在沥青不同损伤状态和间歇期时长测试条件下，分析自愈间歇期后二次加载过程中沥青材料的虚应变能演化规律，计算给定应变荷载水平下抵消损伤自愈所需的“平均存储虚应变能(Q

进一步地，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还可以包括：获取沥青自愈间歇期后二次加载过程中，损伤变量达到自愈间歇期前损伤变量水平的累计循环加载次数N

进一步地，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青存储虚应变能

在某些具体实施例中，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青虚模量C和虚应变γ

进一步地，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青在任意加载周期内的剪切应变峰值γ

进一步地，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：获取沥青在任意加载周期内的剪切应力峰值τ

进一步地，基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法还包括：根据ΔN＝N

需要说明的是，本发明中平均存储虚应变能(Q

(1)在选定的材料损伤状态下，于连续加载疲劳试验中设置一定时长的自愈间歇期，完成目标应变荷载水平下的沥青材料“疲劳-自愈-疲劳”试验测试；

(2)按照公式(1)至公式(3)计算和分析自愈间歇期前后，沥青材料疲劳损伤性能的力学响应参量：虚模量、损伤变量；

式中，C为材料的虚模量；τ

(3)分析自愈间歇期后的二次加载过程中，按照公式(4)至公式(7)计算抵消损伤自愈效应所需的平均存储虚应变能(Q

ΔN＝N

式中，

(4)通过改变材料损伤状态和自愈间歇期时长，验证Q

(5)进一步改变“疲劳-自愈-疲劳”测试中的目标应变荷载大小，验证Q

本发明再一方面提供了一种基于能量学评价沥青损伤自愈能力的装置，包括：数据获取模块，用于获取沥青抵消损伤自愈所需存储虚应变能对加载次数的数值积分A

具体地，上述基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法可以相关装置为载体，比如包括数据获取模块、计算模块以及分析模块的装置实现获取数据、计算并分析，从而评价沥青损伤自愈能力。

本发明再一方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的基于能量学评价沥青损伤自愈能力的方法。

具体地，除了上述以相关装置为载体，还可以以计算机程序为载体，使用计算机程序执行获取数据、计算并分析的过程，获得沥青损伤自愈能力的情况。

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

以下实施例中，利用动态剪切流变仪的8mm直径、2mm厚度的平行板加载模具，对沥青样品进行连续加载的时间扫描(Time Sweep，简称TS)试验，得到沥青的疲劳寿命(N

实施例1

对我国某油源的90号基质沥青在20℃、10Hz条件下进行连续加载疲劳性能测试，通过疲劳荷载应变水平为2.5％的TS疲劳试验，得到该沥青在此测试工况下的疲劳寿命(N

步骤1：保持疲劳荷载应变水平为2.5％不变，在选定的损伤状态50％N

步骤2：按照上述公式(1)至公式(3)计算和分析自愈间歇期前后，沥青材料疲劳损伤性能的力学响应参量：虚模量、损伤变量，参量计算结果如表1所示。

表1沥青材料自愈间歇期前后的疲劳性能力学响应参量

步骤3：分析自愈间歇期后的二次加载过程中，按照公式(4)至公式(7)计算抵消损伤自愈效应所需的平均存储虚应变能(Q

表2二次加载过程中平均存储虚应变能(Q

实施例2至12

保持疲劳荷载应变水平为2.5％不变，分别通过改变材料损伤状态为和自愈间歇期时长，重复上述实施例1步骤，计算和验证Q

实施例13至24

实施步骤同实施例1至12，区别在于，疲劳荷载应变水平为3％，Q

实施例25至36

实施步骤同实施例1至12，区别在于，疲劳荷载应变水平为3.5％，Q

以上结果表明：沥青材料抵消损伤自愈的平均存储虚应变能(Q

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围。