沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟.pdf

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1、第32卷第3期2015年3月公路交通科技JoumalofHighwayaJld’IhnsportationResearchandDevelopmentV01．32No．3Mar．2015doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2015．03．002沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟王江洋1’2⋯，钱振东2，汪林兵3(1．苏州市一级公路建设指挥部，江苏苏州215007；2．东南大学智能运输系统研究中心，江苏南京210018；、3．弗吉尼亚理工学院暨州立大学土木与环境工程系，弗吉尼亚州黑堡24060)摘要：为了在细观尺度下描述沥青混合料的裂纹发展行为，运用离

2、散元程序PFc2D内置“Fish”语言，重构了沥青混合料非均质(集料、胶浆和空隙)多层次(矿料级配)结构虚拟试件，对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型，采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验，借助数字摄像法捕捉了室内小梁试件表面裂纹发展情况，在二维尺度下探索了沥青混合料的部分断裂机理。结果表明：虚拟试验得到的宏观断裂力学响应与室内试验结果的吻合度较好，仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度；虚拟试验模拟的二维裂纹扩展路径与室内数字摄影法结果较为相似，二者都体现出材料脆性断裂特点，二维模型往往夸大了粗集料在混合料断裂过程中的作

3、用；基于离散元程序的裂纹扩展行为分析方法，可以作为研究沥青混凝土材料断裂行为的辅助手段。’关键词：道路工程；沥青混合料；离散元方法；裂纹扩展机理；非均质虚拟试件；虚拟断裂试验中图分类号：U416．2文献标识码：A文章编号：1002—0268(2015)03—0007—07ParticleFIOwSimuIatiOnOfCrackDeVeIOpmentinAsphaItMixtureWANGJiang．yan91，2⋯，QIANZhen—don92，WANGLin_bin93(1．suzhouFi璐t·gradeHighwayConstructionHeadquaners，

4、suzhouJiangsu215007，China；2．ITSRese跗chCenter，SoutheastUniversity，NanjingJiangsu210018，China；3．DepanmentofCivilandEnvironmentalEn舀neering，VirginiaPolytechnicInstituteandStateUniversity，B1acksburgVA24060，U．S．A．)Abslract：Inordertodescribethecrackdevelopmentinasphaltmixturef南mthemeso-scaleper

5、spective，avirtualspecimenofasphaltmixtuIewithheterogeneous(aggregates，masticandairvoids)andmultilayer(aggregate铲adation)mo印hologiealfeaturesisreconstmctedusingtheFishlanguageprovidedinthediscreteelementsoftwarePFC2D．Thecon．espondingmicromechanicalmodelsdescribingtheinteractionofmicro．scal

6、ecomponentsoftheVirtualspecimenaLreassigned．Asinde—edgenotchedbeamvirtual3一pointbendingtestisimplementedusingthediscreteelementmethod(DEM)．Thesurfacecrackdevelopmentoftheexperimentalbeamspecimeniscapturedusingthedigitalcameramethod，andsomepartsof2Dfracturemechanismareinvestigated．Theresul

7、tindicatesthat(1)themacrofracturemechanicalresponsef如mvirtualtestshowsgoodagreementwiththeexperimentalresult，butthemodelreconstlllctedusingthedigitalimagef如mthesinglefkeofthespecimenisshortofcredibilitytopI℃dictthemechanicalproperty；(2)the2Dcrackpropagatingpathssimu