钢砂沥青混凝土感应加热简化模型构建及仿真分析

为研究沥青混凝土自愈合性能,为沥青路面养护技术中的自愈合方向提供理论及数据支撑。基于有限元方法,分别考虑了感应加热系统模型及感应加热数值计算模型,构建了多物理场下的钢砂沥青混凝土感应加热有限元简化模型,针对其感应加热自愈合过程进行了仿真分析,分别研究了电流强度、钢砂掺量及加热方式对感应加热的影响特性与能量分析,探究了不同情况下感应加热的机理及规律,并对耗散功率、耗散能以及能源利用率做分析。定义了两个新参数：有效愈合深度指数E₁与感应加热时间指数E₂,并结合有效愈合深度,联合评价感应加热的综合效益以优化参数配置。结果表明：电流强度越大或试件的钢砂掺量越大时,感应加热速率越快,由此形成的层间温度梯度越大,而钢砂产生的耗散能却会减小;感应加热停止时,有效愈合深度随加热时的电流强度与试件钢砂掺量的降低而减小,感应加热效果变差;处于自然散热阶段的试件的温度场在横向上呈现“翘曲分布”现象,即试件温度中心高而边缘低,层间温度梯度向着趋于零的趋势逐渐减小;可通过增大感应加热电流强度或钢砂掺量,采用较大循环加热时间、较短加热间隔的间歇式加热提高感应加热的综合效...     

多孔沥青混合料堵塞规律离散元仿真

为揭示多孔沥青混合料孔隙堵塞机理,开展了多孔沥青混合料堵塞模型试验与仿真模拟结合研究;基于电子计算机断层扫描与离散元软件PFC3D V5.0分析了多孔沥青混合料孔隙特征,得到了多孔沥青混合料的孔隙数据;在PFC3D V5.0中投放各粒径集料并根据孔隙特征生成压实虚拟试件,以MATLAB切片对比实际试件孔隙图像验证模型准确性;在自重条件下设置特定级配组成堵塞物侵入多孔沥青混合料试件模拟仿真,并以室内试验结果对照验证,改变投放堵塞物粒径,分析了试件孔隙衰变率,找出了堵塞敏感颗粒;在自重条件下引入流体模拟仿真试验,改变了流体渗流速度,分析了试件堵塞变化规律。研究结果表明：PFC3D V5.0生成的虚拟试件具备较高的精确度,仿真揭示了试件堵塞规律,小颗粒除堆积于喉孔处产生堵塞外,还会在嵌挤成型后与大粒径颗粒积聚产生堵塞;自重条件下的堵塞主要集中在混合料试件上层30 mm处,相应堵塞敏感颗粒粒径分布为0.150~0.600 mm,堵塞颗粒粒径分布对堵塞结果影响较大;在重力与流体条件下,随着渗流速度从0.005 m·s^-1增加到0.030 m·s^-1,孔隙衰变率变化速度增加,残留在混合料内部的堵塞物减少,孔隙衰变率减小,排水沥青路面在设计与养护时也需将当地降雨条件带入考虑。