沥青混合料车辙变形的离散元数值模拟

采用Burgers模型描述沥青基质的粘弹性,根据实验数据确定Burgers模型参数。借助数字图像处理方法建立试件几何模型,利用离散元法开展了车辙变形的离散元数值模拟,研究了沥青混合料在不同骨料分布、不同载荷和不同温度条件下的车辙深度变化情况。结果表明：温度对车辙变形的影响在沥青软化点附近较大,在离开软化点的范围较小;当温度较低时,混合料的整体性比较好,骨料分布对局部车辙变形的影响比较小,超载引起的车辙增量不太明显,而当温度达到或超过沥青软化点时,混合料的整体性明显下降,骨料分布对局部车辙变形的影响非常突出,超载引起的车辙增量也非常显著。因此,当超载和高温组合到一起时,车辙变形会大幅度增加,将给路面安全带来严重隐患。     

表征沥青及沥青混合料高低温蠕变性能的流变学模型

本文根据由高、低温蠕变实验所得到的沥青混合料的变形特性,在分析现有流变学模型性能的基础上,提出了一种能够精确地表征沥青混合料变形特性的流变学模型,导出了其蠕变方程,并根据蠕变实验结果确定了材料的模型参数.这一模型的建立,为采用流变学理论和粘弹性理论研究沥青混合料及沥青路面奠定了基础.     

利用三维随机模型分析沥青混合料的蠕变行为

将沥青混合料看作由粗骨料和沥青砂组成的两相复合材料,根据给定的级配生成凸多面体骨料,然后利用随机投放算法建立沥青混合料试样的三维随机模型.采用广义Maxwell模型刻画沥青砂的本构行为,其参数通过单轴蠕变实验获得.在对三维随机模型的有效性进行验证之后,采用参数化建模方法建立包含不同骨料分布、含量和级配的沥青混合料有限元模型,通过数值模拟研究骨料分布、含量和级配对沥青混合料蠕变行为的影响.结果表明:骨料分布对沥青混合料力学性质的影响较小;沥青混合料瞬时弹性模量随骨料含量的增加呈近似线性增大,而且弹性模量与骨料含量之间的关系曲线处于Paul上下边界内;在计算考虑的粒径范围内,骨料平均粒径越小,沥青混合料抵抗变形的能力越强.     

沥青混合料的低频疲劳效应研究

已有文献表明加载频率对于疲劳寿命的影响较大，对于沥青砼而言，其影响可能更显著，因为在低频条件下，其流变性能表现得更充分．笔者根据沥青混合料的室内低频疲劳试验，运用耗散能理论，得到了沥青混合料的低频疲劳规律．     

沥青混合料的粘弹性疲劳损伤模型研究

从沥青混合料的黏弹性本构模型出发，按应变等效假设 将损伤引进本构模型，推导周期应力条件下含损伤的耗散能表达式，进而得到黏弹性损伤演 化方程和疲劳方程；该模型可以综合反映应力、加载频率和温度的影响，适合用来分析沥青 路面的疲劳损伤问题；利用MTS开展了沥青混合料的疲劳损伤试验，确定了相应的黏弹性疲 劳损伤模型参数，据此开展了模型验证，结果表明模型与实测值之间相关性很好.     

应用自洽方法预测沥青混合料的蠕变行为

将沥青混合料看作是由沥青砂和粗骨料组成的两相复合材料,提出了应用自洽方法预测沥青混合料粘弹性性能的一般思路.采用四参量流变模型描述沥青砂的粘弹性能,通过 Laplace 变换将时间域的粘弹性问题转化为变换域的线弹性问题,然后经 Laplace 逆变换将变换域的解转化到时间域.利用不同温度、不同应力水平下沥青砂的单轴压缩蠕变实验,拟合四参量流变模型参数,预测了沥青混合料在不同温度和不同应力水平下的蠕变曲线,并与实验结果进行了比较,发现蠕变的早期阶段预测值与实验值基本符合.最后进一步分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变行为的影响.     

利用三维随机模型分析沥青混合料的蠕变行为

将沥青混合料看作由粗骨料和沥青砂组成的两相复合材料,根据给定的级配生成凸多面体骨料,然后利用随机投放算法建立沥青混合料试样的三维随机模型.采用广义Maxwell模型刻画沥青砂的本构行为,其参数通过单轴蠕变实验获得.在对三维随机模型的有效性进行验证之后,采用参数化建模方法建立包含不同骨料分布、含量和级配的沥青混合料有限元...     

采用J积分对沥青混合料抗裂性能进行评价

沥青混合料是一种由集料、胶浆和孔隙组成的非均质材料,一般被认为是一种粘弹性材料,其力学行为介于弹性和塑性之间,采用弹塑性断裂力学更适合评价沥青混合料的抗裂性能.J积分理论可以避开分析裂纹尖端附近复杂的应力应变场,物理意义明确,可以有效的评价沥青混合料的抗裂性能,断裂韧度JC可以很方便的采用预切缝的半圆弯拉试验直接获得.为了评价材料本身特性对断裂韧度JC影响,在MTS试验系统上进行了3种级配的沥青混合料的断裂韧度试验.采用基于数字图像处理技术的有限元方法对半圆弯拉试验进行了模拟,并将数值模拟的结果与试验的结果进行了对比分析.结论表明,断裂韧度JC可以作为一有效的评价沥青混合料抗裂性能的指标.     

EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE WHOLE TENSILE CURVE FOR BITUMINOUS MORTAR

细观尺度上, 沥青混合料是由沥青胶浆、粗骨料和孔隙等构成的多相复合材料, 而沥青胶浆的力学参数为沥青混合料进行细观尺度研究的重要部分, 对抗拉强度有着决定性的影响. 本文通过设计制作加载夹具针对不同温度和不同加载速率的条件, 对9 组试件进行拉伸试验, 得到沥青胶浆拉伸全曲线. 通过对沥青胶浆拉伸全曲线的研究和计算, 确定了沥青胶浆的最大破坏应力σ_max、刚度K_nn 和破坏位移U, 这些参数为采用粘聚带本构模型模拟沥青混合料的开裂行为提供了力学参数.     

沥青混合料增量型热粘弹性本构关系研究

基于热粘弹性力学理论,就不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究,用广义Maxwell模型模拟沥青混合料的粘弹特性,应用热流变简单材料的时温等效原理对实验结果进行了分析和参数拟合,然后通过理论推导得到沥青混合料非定常和非均匀变温条件下增量型热粘弹性本构关系;在此基础上,给出利用此增量型应力应变本构关系进行沥青路面热粘弹性力学分析的数值实现方法,并给出一个计算实例。     

沥青混合料蠕变柔量的一种实用模型及其应用

通过分析沥青混合料加载时的“固结效应”和卸载时的“永久变形”等流变学特征,提出了一个较为实用的流变学模型,并给出了模型参数的确定方法,该模型参数数目可多可少,且能满足Blotzmann叠加原理,可应用于应力随时间变化以及其它各种复杂应力状态的情况。     

沥青混合料疲劳过程的损伤力学分析

采用损伤力学方法研究沥青混合料的疲劳失效问题。针对悬壁梁弯曲疲劳试件,推导出疲劳过程中应力场、损伤场和疲劳裂纹形成寿命的工程封闭公式。根据沥青混合料特点,提出一种模拟疲劳裂纹扩展的特征单元失效模式,从而将疲劳裂纹形成与扩展两个阶段统一用损伤力学理论进行描述和分析。本文对沥青混合料试件的疲劳裂纹形成寿命与扩展寿命分段进行了预测,还对疲劳过程中刚度衰减及位移幅值的演化过程进行了数值模拟计算。理论预期与实验结果吻合良好。     

热沥青混合料摊铺后基层温度应力瞬态分析

根据传热学原理,利用有限元方法对沥青混合料摊铺后的路面结构瞬态温度场进行数值模拟.在瞬态温度场分析过程中,不仅考虑了热沥青混合料面层对下承层结构的热传导作用,而且也考虑了面层表面与外界环境的热交换,包括:太阳辐射、空气对流换热和路表辐射换热等.将各不同时刻的路面结构温度场作为荷载施加到结构上,计算出半刚性基层结构的瞬态温度应力场.计算结果表明:热沥青混合料摊铺引起的基层最大温度应力明显小于基层的极限强度,不会造成基层的破坏.     

沥青混合料三点弯曲断裂的扩展有限元模拟

利用随机骨料生成和投放算法建立沥青混合料两相异质模型,借助ABAQUS软件开展了分别在跨中、偏中20mm和40mm不同位置包含预切口的沥青混合料三点弯曲试件断裂行为的扩展有限元模拟,分析了预切口位置对裂纹扩展路径、载荷位移曲线等的影响规律,并与实验结果进行了比较。结果表明,预切口偏离跨中越远,裂纹扩展方向偏离预切口延长线的角度越大,试件的峰值载荷越大,对试件承载能力的削弱越弱。实验和数值模拟结果在定性上的一致性表明,利用扩展有限元方法模拟沥青混合料断裂行为是可行的。     

机械性能测试中图形的在线截取和重显

本文针对国产ＷＡＷ－１００万能试验机所带测试软件的不足，给出了采用ＴＳＲ技术对万能试验机在不同的试验情况下产生的变形曲线进行截取、储存，然后将截取的曲线在同一坐标系下进行重显的方法和程序，从而实现了对各种试验所测数据和曲线进行跟踪、比较和分析．     

沥青混合料劈裂试验的细观有限元模拟与测试

为分析沥青混合料的细观尺度破坏机理,采用数字图像技术将AC-25沥青混合料离散为集料、联结料、孔隙三相复合材料,基于ANSYS软件建立马歇尔试件的二维细观有限元模型,输入各相介质的力学参数,虚拟细观劈裂破坏试验。基于非接触式光学方法,测试AC-25马歇尔试件劈裂试验中各相介质应变,并与虚拟细观有限元分析结果进行对比。结果表明,虚拟细观分析的各相介质参数影响较大,细观光学应变测试结果大于虚拟细观分析结果,但虚拟细观应变响应与光学测试结果规律相似,两种分析中沥青混合料破坏的薄弱环节均为联结料与界面。     

弱约束条件下NEPE推进剂燃烧转爆轰研究

建立了推进剂燃烧转爆轰（ＤＤＴ）弱约束实验系统，利用探针和Ｘ光实验测量系统，研究了ＮＥＰＥ推进剂ＤＤＴ过程。实验发现，由燃烧到爆轰的转变过程中存在一未燃未爆区，该区域将ＤＤＴ流场分隔为爆燃区和冲击转爆轰（ＳＤＴ）区。分析了该高能推进剂的ＤＤＴ机理。     

NONLINEAR THREE-DIMENSIONAL ANALYSIS OF COMPOSITELAMINATED PLATES

ＮＯＮＬＩＮＥＡＲＴＨＲＥＥ－ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＣＯＭＰＯＳＩＴＥＬＡＭＩＮＡＴＥＤＰＬＡＴＥＳ￥(江晓禹，张相周，陈百屏)ＪｉａｎｇＸｉａｏｙｕ；（ＳｏｕｔｈｗｅｓｔｅｒｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６...     

焊趾表面裂纹应力强度因子计算的基本模式法

给出一个用来计算对接和角接焊接接头焊趾半椭圆表面裂纹在复杂应力场中，例如在残余应力场中，裂纹前缘应力强度因子（ＳＩＦ）分布的工程实用计算法——基本模式法。本文先通过高自由度的三维有限元分析，给出接头和裂纹几何参数Ｔ１／Ｔ、ａ／Ｔ、ａ／ｃ一系列组合的基本几何模型（文中给出２７种）在选定的基本应力模式（本文给出８种）作用下，沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布，并形成一个数据库。利用这些基本模式解的插值和组合，可以非常迅速地求得一般几何参数情况下焊趾半随圆表面裂纹在复杂应力场中沿裂纹前缘的ＳＩＦ分布。在本方法中，可以考虑角接接头板厚比Ｔ１／Ｔ对ＳＩＦ分布的影响。计算过程极简单而迅速，因此特别适用于疲劳裂纹扩展行为及寿命计算问题。     

测量高温主蒸汽管道蠕变的云纹法研究

本文从云纹法测量物体变形的基本原理出发，推导了测量主蒸汽管道蠕变变形的云纹法计算公式，给出了该方法测量曲面变形的精度分析，并对发电厂高温主蒸汽管道蠕变进行了实测应用。