沥青混合料粘弹塑性本构方程及其应用研究.pdf

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1、分类号:U41410710-2015112022硕士学位论文沥青混合料粘弹塑性本构方程及其应用研究洪诗迪导师姓名职称王虎教授申请学位类别工学硕士学科专业名称力学论文提交日期2018年5月5日论文答辩日期2018年6月9日学位授予单位长安大学StudyonConstitutiveEquationofViscoelasticplasticAsphaltMixtureanditsApplicationAThesisSubmittedfortheMasterDegreeofEngineeringCandidate：

2、HongShidiSupervisor：Prof.WangHuChang’anUniversity,Xi’an,China摘要我国交通基础建设迅速发展，特别是公路建设取得了丰硕的成果，其中约95%的路面为沥青路面。随着经济发展，公路路面的车流量、重载交通量大幅增加，新建公路路面受严寒、盐碱、高温、冻融循环等区域复杂环境气候变化的影响，我国沥青路面的早期破坏问题较为突出，尤其是永久变形所导致的车辙等问题给路面行车安全造成了严重的危害。目前对于描述沥青混合料力学性能最重要本构关系仍旧处于理论研究阶段，尽管许多的

3、学者对此提出了大量的理论模型，但大多数模型仍停留在弹性、粘弹性阶段，进行沥青混合料粘弹塑性分析的方法较少。为此，本文在前人研究的基础上，发展了一种沥青混合料新的粘弹塑性本构关系，并对其进行了有限元模拟应用。首先依据蠕变和松弛等基本力学概念，介绍了沥青混合料的流变学的粘弹塑性模型。阐述了描述沥青混合料本构关系的线性叠加原理和时温等效原理及ABAQUS中UMAT的基本概念。其次从广义Maxwell模型的一维理论，将其推广到三维，运用增量型应力应变关系式，结合Perzynas模型，发展了一种新的沥青混合料粘弹塑性

4、本构关系。采用分离参数的方法，从试验数据中将粘弹性和粘塑性数据进行分离，随后分别拟合相关的参数，根据时温等效原理，结合沥青混合料的蠕变试验曲线，拟合时温转化因子。将所构建的沥青混合料粘弹塑性模型通过二次开发输入到ABAQUS中去，对模型进行了验证分析。最后，建立了沥青路面模型，采用该模型，进行了沥青路面的永久变形的模拟分析，探讨不同时效、不同车速、不同荷载作用下，沥青路面的永久变形的变化规律。并获得和论证了沥青路面在受到低速重荷载作用条件下最容易产生较大的永久变形。关键词：沥青混合料，粘弹塑性，本构关系，路

5、面，二次开发IAbstractThetransportationinfrastructureinChinahasbeendevelopingrapidly,especiallyinroadconstruction.About95%oftheroadsurfaceismadebyasphaltpavement.Asthedevelopmentofsocietyandeconomy,thetrafficflowandheavytrafficvolumeofhighwaypavementaregreatlyinc

6、reased.Thenewroad’ssurfaceisaffectedbyseverecold,saline-alkali,hightemperature,freezingthawingcycleandsoon.ThefailureoftheasphaltpavementismoreseriousinChina,especiallyintheruttingcausedbypermanentdeformation,hascausedseriousharmtoroadtrafficsafety.Atprese

7、nt,themostimportantconstitutiverelationfordescribingthemechanicalpropertiesofasphaltmixtureisstillinthetheoreticalstudystage.Althoughmanyscholarshaveputforwardalargenumberoftheoreticalmodels,mostofthemodelsstillremainintheelasticandviscoelasticstages,andth

8、emethodsfortheviscoelasticandviscoplasticanalysisofasphaltmixturesareveryless.Therefore,basedonpreviousstudies,anewviscoelasticviscoplasticconstitutiverelationofasphaltmixtureisdeveloped.Andafterthat,itisappl