SMA-13沥青混合料细观模拟分析-论文.pdf

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1、2014年第6期北方交通文章编号：1673—6052(2014)06—0059—04中图分类号：U414．03文献标识码：ASMA一13沥青混合料细观模拟分析高明(辽宁省交通科学研究院沈阳市110015)摘要：为了研究SMA一13改性沥青混合料承受动态荷载时内部的应变特征以及塑性损伤规律，对SMA一13改性沥青混合料试件进行了CT扫描，并进行了动态模量试验，基于CT扫描图像以及动态模量试验结果，利用医学影像学软件MIMICS对试件的局部建立了非均质有限元模型，并利用ANSYS有限元软件进行了应变特征与塑性损伤模拟，通过分析发现

2、，胶砂的极限应变水平是模型宏观应变水平的8—9倍，混合料的塑性损伤多发生在较大骨料的边界处，随温度升高，塑性损伤出现在相同位置，塑性损伤区域扩展增大。关键词：SMA；沥青混合料；CT；有限元；应变特征；塑性损伤在SMA沥青混合料中，起胶结作用的沥青材料的薛国强、张裕卿、黄晓明等应用等效夹杂微观力学对温度十分敏感，而起骨架作用的玄武岩石料模量理论进行了沥青混合料的粘弹性能微观力学分受温度影响极小，在高温条件下，例如在55℃条件析J。长安大学的张爱霞采用有限元软件建立二下，玄武岩石料模量仍然在5000MPa左右，弹性模维模型，计算

3、了单颗骨料时粒径、形状和加载条件、量或剪切模量是沥青材料的数万倍，几乎等同于刚沥青胶浆弹性模量对其受力的影响。李芬、李之体材料。此外，高温时，在荷载的作用下，沥青胶浆达、龚军安、赵显鹏等对路面芯样进行CT扫描，分本身发生弹性变形的同时还会发生塑性流动，而矿析了沥青混合料细观结构损伤演化特征。石集料只会发生相对于沥青胶浆的“刚体移动”，沥本文对SMA一13改性沥青混合料进行了高温青胶浆与矿料界面则会发生剪切、拉压等变形。所动态蠕变试验，通过CT扫描，利用医学影像学软件以，直接以均质模型计算沥青混合料内部的应力MIMICS以及有限

4、元分析软件ANSYS对试件局部进与应变，得出的结果与真实情况肯定是严重不符行有限元模拟，从细观层次上，对SMA一13改性沥的。青混合料的内部应变特征以及损伤规律进行了分为了对沥青混合料内部的应力应变进行分析，析。近l5年来，国内外的研究机构和学者进行了许多工1三维重构过程作。1998年，美国联邦公路局与特纳公路研究中心首先直接利用旋转压实仪成型了高150mm、直率先联合开展了SIMAP(SimulationImagingand径100mm的圆柱体试件，然后使用CT机对试件进MechanicsofAsphaltPavements

5、)研究计划，进行了沥行了扫描，之后借助医学影像学软件MIMICS以及青混合料的内部组成三维重建以及力学反应预测等ANSYS有限元软件对沥青混合料试件进行了三维数值模拟研究等工作儿。国内的学者也完成了许重构，生成的模型如图1所示，白色为石料，灰色为多开拓性的工作，华南理工大学张肖宁利用CT射沥青胶砂，试件内部的黑色部分为空隙。线技术进行了沥青混合料体积组成分析与差异性物图2为对连续2张的CT图片的重构图。其中质辨识、混合料内部结构组成的三维图像重构、沥青骨料以灰色显示，胶砂以白色显示。对连续五张图混合料性能的虚拟试验等方面的研究

6、儿。同济大片进行重构，如图3所示。学的张倩娜等应用数字图像处理技术对沥青混合料可以想象，对每张CT图片进行形态学操作后，的微细观结构的分析方法进行了研究j，东南大学可建立精度较高的全尺寸三维模型。一62一北方交通2014年第6期Institute，TexasA&MUniversity．Simulation，Imaging，and[5]张倩娜．基于数字图像处理技术的沥青混合料微观结构分析MechanicsofAsphaltPavements[R]．AProgressReport方法研究[D]．上海：同济大学，2000．Submi

7、ttedtothePavementEngineeringProgramOftheFederal[6J薛国强，张裕卿，黄晓明，等．沥青混合料粘弹性能微观力学分HighwayAdministration，2005．析[J]．公路交通科技，2009，26(6)：18—23．[2]汪海年，郝培文．沥青混合料微细观结构研究进展[J]．长安大[7]张爱霞．沥青混合料细观结构初步分析[D]．西安：长安大学，学学报(自然科学版)，2008(05)：l1—15．2009．[3]张肖宁，段跃华，李智，吴文亮，万成．基于x—rayCT的沥青混[8]

8、李芬，李之达，龚军安，赵显鹏．基于cT图像分维估算的沥青合料材质分类方法[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，混凝土损伤演化研究[J]．湘潭大学自然科学学报，2006(6)．2011(3)．[9]沈观林．复合材料力学[M]．jE京：清华大学出版社，1996．[4]张肖宁．基