集料骨架特性的分形分析和细观模型评价

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1、集料骨架特性的分形分析和细观模型评价／孙岩松等·161·集料骨架特性的分形分析和细观模型评价孙岩松，徐东，张文刚(长安大学公路学院特殊地区公路工程教育部重点实验室，西安710064)摘要为了研究组成沥青混合料的集料骨架特性，利用分形理论计算了集料级配分形维数，基于离散元方法从细观角度描述了集料颗粒间的接触状态，追踪了颗粒间的接触力和分布，并以车辙试验验证了5种沥青混合料的集料骨架抗变形能力。结果表明：对于相同最大公称粒径的沥青混合料，SMA_2O的分形维数、接触力、动稳定度比A2O分别增大2．93、43．1O、9．28，SM16的分形维数、接触力、动稳定度比AG16分别增大3．O

2、3、19．25、25．64，AC16的分形维数和动稳定度比OGFC-16分别增大3．4O、4．88，但SM16的接触力小于OGFC-16；分形维数、接触力和动稳定度越大，集料骨架越稳定，抗变形能力越强。关键词道路工程沥青混合料分形理论离散元方法车辙试验骨架特性中图分类号：U416．2文献标识码：AFractalAnalysisandMesoscopicModelEvaluationofSkeletonCharacteristicsofAggregatesSUNYansong，XUDong，ZHANGWengang(KeyLaboratoryforSpecialAreaHighwa

3、yEngineeringofMinistryofEducation，SchoolofHighway，Chang’anUniversity．Xi’an710064)AbstractThefractaldimensionofaggregategradationwascalculatedbyfractaltheoryinordertostudytheskeletoncharacteristicsofaggregatesforasphaltmixtures．Thecontactstatesamongaggregateparticleswerede—scribed，andthemagnit

4、udeanddistributionofcontactforcesweretracedusingthediscreteelementmethodfromthemesoscopicviewpoint．Inaddition，thedeformationresistanceofaggregateskeletonswasverifiedforfivekindsofas—phaltmixturesthroughruttests．Theresultsindicatedthatfortheasphaltmixtureswiththesamenomina1maximumsizeofaggrega

5、te，thefractaldimension，contactforcesanddynamicstabilityofSMA-20increaseby2．93，43．10and9．28，respectively，comparedwithA&2O．Thefractaldimension，contactforcesanddynamicstabilityofSMA一16increaseby3．03，19．25and25．640o，respectively，comparedwithAC-16．AndthefractaldimensionanddynamicstabilityofAC-16in

6、creaseby3．40and4．88comparedwithOGFC-16，butthecontactforcesofSMA-16arelessthanthatofOGFC-16．Theaggregateskeletonsaremorestableandthedeformationresistanceisstrongerwiththeincreaseofthefracta1dimension，contactforcesanddynamicstability．Keywordsroadengineering，asphaltmixture，fractaltheory，discrete

7、elementmethod，ruttest，skeletoncharacteristics沥青混合料是一种多相、多层次的复合材料，材料组成析了其分形特征[4]。中的集料形成了保证其路用性能的骨架结构。沥青混合料对于细观模型的获取可采用有限元方法和离散元方法。具有规则的细观结构，导致其宏观力学性能具有非线性和杨庆国等运用有限元计算方法研究了结合料的性能及其厚不确定性，非线性可由分形理论进行分析，而细观结构的不度对聚合物骨架空隙混凝土的影响]。陆阳等将数值模拟规则性可由离散元模型进行