沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析.pdf

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1、第26卷第1期中国公路学报Vo1．26NO．12O13年1月ChinaJournalofHighwayandTransportJan．2013文章编号：100卜7372(2013)0卜0030—08沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析周志刚，袁秀湘，谭华(1．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；2．广西交通科学研究院，广西南宁530007)摘要：为了研究沥青混合料疲劳损伤断裂特性，应用断裂力学积分守恒定律，提出一种关于沥青混合料对称边缺12试件拉伸疲劳损伤的封闭解法，并根据有限元计算与有关试验结

2、果的对比，确定了合适的试件缺El'处应力集中系数和沥青混合料疲劳损伤特性参数，同时证明了在拉伸疲劳试验情况下所提出的沥青混合料非线性疲劳损伤模型的有效性。根据非线性有限元计算，分析了沥青混合料含缺12试件拉伸疲劳损伤开裂、裂纹扩展过程，讨论了不同阶段试件内部损伤度、拉应力的分布规律，以及它们和试件位移、疲劳寿命随预制裂纹起裂、扩展的变化规律。研究结果表明：基于疲劳损伤有限元和Paris公式的沥青混合料含缺口拉伸试件的疲劳损伤分析结果与直接拉伸疲劳试验结果基本一致，但基于Paris公式的计算结果无法反映试件在起裂和扩展初期阶段裂纹扩

3、展速率的变化情况。关键词：道路工程；沥青混合料；直接拉伸疲劳试验；非线性疲劳损伤；仿真中图分类号：U414．75文献标志码：AFatigueDamageAnalysisofAsphaltMixtureSpecimenwithPre—madeGapsinDirectTensionTestZHOUZhi—gang，YUANXiu～xiang，TANHua。(1．KeyLaboratoryofRoadStructure&Material，MinistryofTransportofPRC，ChangshaUniversityofScien

4、ce＆

5、Technology，Changsha410004，Hunan，China；2．GuangxiTransportationResearchInstitute，Nanning530007，Guangxi，China)Abstract：Inordertostudythefatiguedamageandcrackingofasphaltmixture，aconfiningsolutionforfatiguedamageofasphaltmixturespecimenwithgapsatedgessymmetricallywasp

6、roposedbasedonthelawofconservationofintegralinfracturemechanics．ThesuitablestressconcentratingcoefficientatthegapsandfatiguedamagecharacteristicparametersofasphaltmixtureweredeterminedaccordingtothecomparisonbetweentheresultsofFEMandtesting．Andthevalidityofthenonlinea

7、rfatiguedamagemodelproposedundertensionfatiguetestwasproved．Byusingnonlinearfiniteelementmethod，theprocessofthespecimenfatiguedamageandcracking，thedistributionofdamageindexesandtensionstressesinspecimensatdifferentstages，andthechanginglawsofthemanddisplacementsandfati

8、guelivesofspecimenswerediscussed．TheresultsshowthattestingresultsareconsistentwiththatofcalculationbasedonfatiguedamageFEMandParisequation．ButtheresultsbasedonParisequationcannotdescribe收稿日期：2012-04—15基金项目：国家自然科学基金项目(50778027)；湖南省自然科学基金项目(04JJ3033)；广西壮族自治区交通科技计划项目(099

9、2009—5)作者简介：周志刚(1966一)，男，湖南长沙人，教授，博士研究生导师，工学博士，E—mail：zzgcs@yahoo．corn．cn。第1期周志刚，等：沥青混合料预缺口试件直接拉伸疲劳损伤分析31crackspreadingveloc