沥青混合料黏弹性损伤与断裂破坏机理研究

《沥青混合料黏弹性损伤与断裂破坏机理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、沥青混合料黏弹性损伤与断裂破坏机理研究ResearchonFailureMechanismofAsphaltMixtureViscoelasticDamageandFracture研究生:顾章义指导教师：孙雅珍教授学科专业：计算力学二〇一六年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文沥青混合料黏弹性损伤与断裂破坏机理研究作者姓名：顾章义入学年份：2014年9月指导教师：孙雅珍教授学科专业：计算力学申请学位：工学硕士所在单位：理学院论文提交日期：2016年11月论文答辩日期：2016年12月学位授予日期：2017年1月答辩委员会主席：康玉梅答辩委员会组成：康玉梅刘杰民苑学

2、众翟中海王逊论文评阅人：康玉梅声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览

3、。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年□一年□一年半□两年□作者签名：导师签名：日期：年月日期：年月硕士研究生学位论文摘要I摘要在外部环境和荷载作用下，沥青混合料在内部瑕疵处萌生损伤甚至扩展为裂纹，这是困扰道路建设多年的难题。究其原因，是因为松弛能力下降导致应力积累超过了沥青混合料自身强度进而引起损伤，因此对沥青混合料的松弛损伤研究具有重要的理论及工程应用价值。目前，研究沥青混合料的损伤流变性质多以蠕变试验为基础，而开裂主要是由于低温环境下松弛能力降低应力集中导致的。另外，理论上对于积分型本构关系中松弛模量的解析

4、也存在精确度和简易程度的不足。鉴于此，本文利用黏弹性力学及损伤力学相结合的方法以高黏沥青砂为载体，从黏弹性理论、室内松弛试验以及ABAQUS数值模拟方面进行综合性研究，具体如下：1、在黏弹性理论方面，提出了一种求解松弛模量的新方法。该方法将蠕变柔量代入卷积关系式中，利用泰勒级数将其展开得到超越方程。然后基于牛顿迭代法利用Mathmatica求解该超越方程得到松弛模量的表达式。最后，通过与松弛试验得到的松弛模量对比来验证该方法的正确性。结果表明：计算获得的松弛模量曲线和松弛试验获得的松弛模量非常接近而且能够反映沥青混合料松弛特性，因此可以借助该方法方便、准确地研究沥青混合料松弛特性。2、在室内

5、松弛试验方面，以温度、加载速率、初始应变为影响因素，通过单轴拉伸和压缩松弛试验对高黏沥青砂的松弛特性进行研究。其中，在松弛试验开始前首先确定了松弛试验的初始应变值。试验结果表明：沥青混合料松弛模量与加载速率成正相关；随着初始应变值的增加松弛模量呈先增后减的趋势，这是因为沥青混合料内部萌生损伤且随着初始应变的值增大损伤程度也继续增长并发育成为裂纹；高黏沥青砂的松弛特性随温度变化响应迅捷，当温度偏低时有可能导致破坏过程提前；最后利用6单元广义Maxwell模型可以很好地刻画其松弛特性，为今后高黏沥青砂损伤模型的探究提供了基础。3、在数值计算方面，借助ABAQUS有限元平台通过扩展有限元方法进行建

6、模并利用USDFLD子程序成功模拟了工字型试件的损伤断裂过程并掌握了损伤萌生演化机理及裂纹扩展规律，这不仅验证该损伤模型的正确性，也为今后沥青路面防裂控制提供理论支持。该模拟采用含损伤的6单元广义Maxwell模型，其中损伤服从Weibull函数。本文的创新点：1、提出了一种求解松弛模量的新方法，该方法基于Boltzmann叠加原理利用牛顿迭代法确定了高黏沥青砂的松弛模量。2、建立了耦合Weibull损伤松弛模型；在ABAQUS有限元平台中利用USDFLD子程序进行二次开发模拟了沥青混合料松弛损伤过程。通过扩展有限元建模模拟了裂纹扩展的动态过程。关键词：高黏沥青砂；黏弹性；损伤；松弛；模型；

7、牛顿迭代；裂纹扩展；Boltzmann叠II摘要硕士研究生学位论文加原理；蠕变与松弛的卷积；USDFLD二次开发硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractDamagewillbeinitiatedandevenextendedtocrackattheinternalflawsofasphaltmixtureundertheexternalenvironmentandtheload,whichis