基于改进的内聚力模型模拟沥青混合料裂纹扩展

通过带预切口的三点弯曲梁断裂试验评定沥青混合料的断裂行为,测定不同温度条件下(0℃、5℃、10℃)的断裂能,研究其裂纹扩展规律.结果表明,随着温度升高,沥青混合料黏弹性影响增大,裂纹萌生、扩展需要消耗更多能量,断裂能逐渐增大.利用损伤因子对内聚力模型法向应力与张开位移关系进行改进,提出改进的内聚力模型,并利用改进的内聚力模型和扩展有限元法对带预切口的三点弯曲梁Ⅰ型裂纹扩展进行数值分析,数值结果与试验结果吻合较好.     

采用半圆弯拉试验对再生混合料抗裂性能的研究

该室内试验研究的目的是采用半圆弯拉(SCB)试验来评价旧沥青路面材料(RAP)对沥青混合料抗裂性能的影响.研究对4种不同RAP含量的沥青碎石混合料进行两种SCB试验,即弯拉试验和断裂试验.结果显示:RAP含量的增加会增大SCB抗拉强度,但同时也会显著降低沥青混合料破坏后的韧性.RAP含量的增加还会降低沥青混合料的J积分,从而降低其抗裂性能.短期老化和长期老化的沥青混合料在评价RAP影响时表现出了相同的趋势.     

沥青混合料半圆弯拉强度与间接拉伸强度对比分析

强度是与沥青混合料路用性能密切相关的一项指标,采用半圆弯拉试验评价沥青混合料弯拉强度是一种新型试验方法。基于三维有限元模型建立半圆试件底部中心点应力公式,在考虑试件切割损耗情况下得到的应力系数更符合实际。采用半圆弯曲和间接拉伸2种试验方法对AC-9.5和AC-16两种沥青混合料在4个温度下进行强度试验,试验结果表明,半...     

国外SCB(半圆弯抗)试验方法在沥青混合料中的研究与应用

SCB试验方法原用于评价岩石的性能,后引入到沥青混合料研究中,采用SCB试验可以进行静态弯拉、静态断裂和动态疲劳等多种试验,由于试验装置简单,试件来源多样,越来越多的研究者开始关注并采用这一方法进行沥青混合料研究.该文主要介绍了SCB试验方法在国外的研究和应用.     

基于二维离散元法的沥青混合料低温开裂研究

基于离散元软件PFC2D建立沥青混合料半圆弯拉试验数值模型,该模型开展半圆弯拉试验的模拟和分析,通过试验和模拟中荷载峰值对比,验证了模型的合理性与科学性,分析了沥青混合料空隙率、级配类型对断裂韧性的影响以及不同级配拉压力链与断裂特性之间的联系.研究表明:纯Ⅰ型断裂模式下,AC-5断裂韧性受空隙率影响较大,空隙率较低的沥...     

预测沥青混合料疲劳裂缝路径的新方法

采用四点弯曲疲劳试验,获取沥青混合料试件加载前与加载过程中的图像,结合数字图像相关方法计算出变形后试件底面与侧面的位移场和应变场,从而预测其疲劳裂缝的发展路径.此外,考虑到计算窗口大小对计算精度有较大影响,计算分析了不同位移大小时计算窗口对精度的影响,确定了适合沥青混合料的最优计算窗口大小,可为以后的计算提供参考.     

聚酯玻纤布在防止路面反射裂缝中的应用

在对高速公路路面反射裂缝的成因进行分析的基础上,提出采用聚酯玻纤布进行路面改造,对聚酯玻纤布的性能进行了室内试验。通过实际工程应用表明,聚酯玻纤布能较好地解决反射裂缝的问题,具有广阔的应用前景。     

沥青混合料实测拉应变的试验研究

目前,有关沥青混合料强度特性的研究中存在着强度参数取值存在任意性的问题,沥青混合料弯曲试验、直接拉伸试验条件的受力状态不同,所得到的强度和刚度指标迥然不同,却很少有人研究这些破坏现象之间的内在联系与规律.针对这一问题,该文对AC-13沥青混合料进行不同加载速率的弯拉试验和直接拉伸试验,在分析沥青混合料的破坏特征及各种力学参数的基础上,认为实测破坏拉应变能反映材料的局部抗拉性能,是一种能较好表征沥青混合料破坏本质的力学参数.     

冻融循环对聚合物改性沥青混合料的抗裂性能影响

为了研究冻融破坏对寒冷地区常用路面材料抗裂性能影响,通过半圆弯拉试验,并利用断裂韧度指标分析冻融循环次数和盐浓度对SBSMM、CRMM和CCRMM抗裂性的影响。结果表明:SBSMM、CRMM和CCRMM三种聚合物改性沥青混合料抗裂性能随着冻融循环次数和盐浓度的增加而减小,并且在冻融循环达到20次时趋于稳定;对比冻融循环次数和盐浓度变化对混合料抗裂性能影响发现,冻融循环次数对混合料抗裂性能影响更加显著;对比三种聚合物改性沥青混合料在不同冻融循环次数和盐浓度下的断裂韧度变化可以得出,CCRMM的抗裂性能最好,CRMM次之,SBSMM最差。     

基于能量原理的沥青混合料疲劳寿命研究

应用半圆弯曲试验,基于能量原理,研究了不同应力比作用下AC-13沥青混合料的疲劳寿命与累积耗散能之间的关系。结果表明:在不同应力比作用下,两者之间存在良好的线性关系,从而建立一个新的沥青混合料疲劳寿命预估模型     

沥青混合料数字图像处理技术的方法研究

本文重点研究了采用数字图像处理技术评价沥青混合料组成结构的可行性，根据混合料的自身特点探索了有效的图像处理技术，包括沥青混合料图像的获取、初步分析、增强处理、颗粒分析等技术，在此基础上提出利用参数颗粒主轴方向评价压实后的混合料结构稳定状态，试验结果表明效果良好。     

Numerical Simulation of Low-temperature Shrinkage Cracking of Asphalt Pavement Based on Cohesive Zone Model

低温缩裂是沥青路面使用过程中遇到的主要病害之一,为了更清楚地揭示沥青路面低温缩裂的机理,基于内聚力模型,运用ABAQUS有限元软件对沥青路面的低温缩裂过程进行数值模拟.建立了粘弹性分析的模型,对约束试件温度应力试验(TSRST)进行数值模拟,其数值模拟结果与试验结果非常接近；拟定路面结构内聚力及粘弹性材料参数,模拟了不同降温时间情况下沥青面层断裂损伤的情况.结果表明:低温缩裂模型中加入粘弹性参数后,路表面层发生初始损伤的起始温度要求更低；从断裂过程上来看,弹性的沥青面层开裂具有瞬时性,开裂过程极为短暂;加入粘弹性材料参数后,沥青路面开裂具有过程性,比弹性的路面结构更接近实际沥青路面的开裂状况.     

利用数字图像技术评价沥青混合料均匀性

为快速准确地评价沥青混合料的均匀性,采用数字图像技术对其进行检测。提出了基于T值的整体均匀性评价指标和局部均匀性量化方法。结果表明：AC-13C和SMA-13两种沥青混合料试件截面正三角形面积比存在显著区别,后者比前者高63.15%;SMA-13截面整体均匀性量化值比AC-13C减小19.6%,SMA-13集料分布更均匀;T值可有效评价沥青混合料截面的整体均匀性,而局部均匀性t可与整体均匀性形成一定对比性。     

沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟

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.     

沥青路面表面裂纹扩展路径的数值模拟

应用线弹性断裂力学理论结合考虑交通与温度荷载的有限元方法研究沥青路面表面裂纹扩展路径。采用1/4等参奇异性单元模拟裂纹尖端的应力奇异性,运用窗口移动技术模拟裂纹扩展路径,并开发了沥青路面裂纹扩展模拟程序。计算了三种不同长度的路面表面裂纹分别在5种荷载工况作用下的应力强度因子及裂纹起裂角,并模拟了表面裂纹向下扩展的情况。模拟表明,该方法能较好地模拟裂纹扩展路径,有助于更好地了解沥青路面的开裂行为。     

沥青混凝土复合型裂纹扩展行为数值模拟

应用线弹性断裂力学有限元程序,对一系列沥青混凝土偏直裂纹的扩展路径依据标准的三点弯曲梁试件解析。结果表明,随着预制裂纹偏离梁中线距离的增加,裂纹的起裂角和峰值荷载都增大。当集中荷载一定时,预制裂纹越长,应力强度因子越大;当预制裂纹长度与梁高比率a/W为0.4时,裂纹起裂角最大。I型应力强度因子和裂纹起裂角与比率a/W之间可分别用三次多项式很好地拟合。裂纹扩展路径总体上遵循一定的规律。试验结果表明,由于沥青混凝土材料颗粒的不均匀性,裂纹扩展路径通常沿着集料颗粒边界扩展而很少切断颗粒。虽然裂纹尖端处于I-II复合型应力状态下,但拉应力仍然是裂纹扩展的主要驱动力。     

用图像处理技术实现沥青混合料有限元建模

提出了一种基于图像处理技术的沥青混合料二维有限单元分析的几何建模方法.该方法将数字图像处理技术、几何形状向量化原理和有限元网格自动生成技术相结合,得到能够应用于力学计算的有限元模型.用实例验证了该方法的有效性.     

用图像处理技术实现沥青混合料有限元建模

提出了一种基于图像处理技术的沥青混合料二维有限单元分析的几何建模方法.该方法将数字图像处理技术、几何形状向量化原理和有限元网格自动生成技术相结合,得到能够应用于力学计算的有限元模型.用实例验证了该方法的有效性.     

基于内聚力模型的沥青路面低温缩裂研究

为了深入分析沥青路面低温收缩裂缝的形成和扩展问题,引入了双线性内聚力模型。使用双线性内聚力模型模拟了沥青路面的低温缩裂过程,并且讨论了双线性内聚力模型参数和面层结构参数对低温缩裂的影响。研究表明:随着温度的降低,沥青面层经历了从材料损伤到断裂的过程。在降温幅度较小时,沥青路面虽然没有形成宏观裂缝,但是路表附近的路面材料已经经历了一定程度的损伤;当降温幅度达到一定值时,沥青路面就会发生脆性断裂,形成宏观裂缝。增加断裂能可以减小路面的损伤程度和受损深度,降低路面的断裂温度,从而延缓了路面的断裂。与断裂能相比,提高开裂强度可以更有效地减小路面的损伤程度和受损深度;减小面层的弹性模量和温度收缩系数可以有效地减小面层的损伤程度。     

沥青混合料CT图像边缘检测算子模板的优选

在沥青混合料微观材料和结构研究中,如何对沥青胶浆和集料进行有效的边缘检测是进行图像分割和二值化的前提,论文分析了沥青混合料试件CT图像边缘检测算子模板选择的原则,可作为进一步沥青混合料微观结构研究的基础。对常用的图像边缘检测算子模板及其特点分别进行了分析,并采用Sobel算子、Prewitt算子、LOG算子和Canny算子对沥青混合料马歇尔试件初始CT扫描图像和经受冻融劈裂后的同一扫描截面CT扫描图像实现边缘检测以进行算子模板的比选。多个不同算子模板的图像边缘检测结果表明,Canny算子运用高斯函数的一阶微分计算梯度,其算法不易受噪声干扰,能检测出真正的弱边缘,因此具有较好的边缘检测性能。Canny算子依据其“非极大值抑制”和形态学连接操作的特征,使提取的边缘十分完整而优于其它算子。