沥青混凝土弯曲疲劳试验疲劳损伤分析

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1、万方数据第42卷第6期2011年6月中南大学学报(自然科学版)JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology)V01．42No．6June201l沥青混凝土弯曲疲劳试验疲劳损伤分析周志刚，张清平，袁秀湘(长沙理工大学道路结构与材料交通行业重点实验室，湖南长沙，410004)摘要：针对现有沥青混合料疲劳损伤试验时直接依据刚度或模量计算损伤值而无法真实反映材料微观损伤特性的不足，提出应用反分析方法以得到沥青混凝土的疲劳损伤演化规律。其步骤是：根据沥青混凝土疲劳损伤模型，得到三点弯曲梁试件疲劳损伤力学理论经典解：根据疲劳试验

2、数据确定沥青混凝土材料疲劳损伤模型中的特征参数。应用非线性有限元方法，模拟计算并分析试件疲劳损伤过程中的弯拉应力、挠度、损伤变量、裂纹扩展速率等的变化规律，并预测沥青混凝土试件疲劳寿命及失稳断裂时的裂纹长度。研究结果表明：疲劳寿命的数值模拟结果与试验结果较吻合，证明了所提出的沥青混凝土疲劳损伤模型的合理性和有效性。关键词：沥青混凝土；弯曲疲劳试验：非线性疲劳损伤；仿真中图分类号：U416．217文献标志码：A文章编号：1672—7207(2011)06-1743-091一-·’·^’_··●■。attguedamageanalysisolaspahltmixturespeci

3、menduringcyclicbendingtestZHOUZhi—gang，ZHANGQing-ping，YUANXiu-xiang(KeyLaboratoryofRoadStructureandMaterial，MinistryofTransport，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410004，China)Abstract：Basedonthefactthatdamageindexiscalculatedusingstiffnessormodulusdirectlyinfatiguedamageexper

4、imentforasphaltmixtureanditisunabletorevealtherealityofasphaltmixture’Smicro—damagecharacteristic，theback—analysismethodwassuggestedtodeterminethefatiguedamagecharacteristicofasphaltmixture．Atfirst，theclassicfatiguedamagetheoricalsolutionofbeamspecimenduringthreepointsbendingtestwasdeducedu

5、singthefatiguedamagemodelsuggestedforasphaltmixture，andthecharacteristicparametresinthemodelweredeterminedbasedontheresultsoffatiguetest．Thevariationsofbendingstress，deflection,damageindex,crackexpandingvelocity，etc．inthespecimenduringfatiguedamageweresimulatedbyusingnonlinearfilliteelement

6、method,andthefatiguelifeandthecracklengthwhilebreakingwerepredi【cted．Theresultsshowthatthenumercalfatiguelifeiswellidenticalwithexperimentalresults，whichprovesthereasonablenessandeffectivenessofthefatiguedamagemodelsuggestedforasphaltmixture．Keywords：asphaltmixtnre；cyclicbendingtest；nonline

7、arfatiguedamage；simulation沥青路面的疲劳性能是表征沥青路面耐久性的重要性质之一。鉴于沥青混合料以及路面结构的疲劳破坏实质上是材料局部出现劣化损伤并逐渐扩展、发展成为裂缝直至断裂破坏的过程，为此，需要在试验基础上进一步应用疲劳损伤力学理论与方法揭示材料及结构疲劳损伤破坏的演化过程，认识疲劳破坏的机制。关于沥青混合料疲劳损伤，一般基于2类损伤理论，即弹性损伤理论【卜51和黏弹性损伤理论[6--11l。这些研究收稿日期：2010--07-22：修回日期：2010--10-09基金项目