考虑损伤与愈合的沥青混凝土疲劳性能研究

论文摘要

沥青混凝土在疲劳加载过程中会在内部产生一定的损伤,这些损伤在卸载后会产生一定程度的愈合,这种愈合效应使在外界因素作用下所产生的损伤及其演化规律相应地发生变化,从而也会影响沥青混凝土的疲劳寿命。本文选取沥青混合料AC-13C成型小梁试件,然后进行不同温度下的直接拉伸试验,获得了沥青混合料在不同温度下的抗拉强度。通过MTS试验机对沥青混凝土试件进行不同加载条件下的疲劳试验,得到沥青混凝土随各因素的变化规律。结果表明:在相同条件下,沥青混合料有间歇时间的疲劳寿命明显长于无间歇时间的疲劳寿命,当间歇时间小于0.5s时疲劳寿命随着间歇时间的延长而显著增长,间歇时间达到0.5s之后间歇时间的继续增加对疲劳寿命增长的影响不再明显;沥青混合料随应力比和温度的提高,疲劳寿命减小。通过对几种损伤变量的分析评价,选用疲劳过程中的劲度模量来定义损伤因子,分析了疲劳过程中的损伤及其累积规律;通过对不同温度、应力比和间歇时间等加载条件下的疲劳损伤函数中各参数的分析,建立了考虑温度、应力比和间歇时间影响的疲劳损伤模型。在上述工作的基础上,分析了本文研究中尚存在的不足之处,并对下一步工作的开展,提出了一些观点和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 沥青混合料粘弹性与疲劳损伤理论
• 2.1 粘弹性材料的力学特性
• 2.2 沥青混合料的疲劳研究方法
• 2.2.1 现象学法
• 2.2.2 力学近似法
• 2.3 疲劳损伤研究概况
• 2.3.1 损伤力学的发展及其核心内容
• 2.3.2 疲劳损伤的定义
• 2.3.3 疲劳损伤的原理
• 2.3.4 对损伤因子的研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 沥青混合料的疲劳试验方案设计
• 3.1 沥青混合料疲劳试验
• 3.1.1 疲劳试验的类别
• 3.1.2 疲劳试验方法的确定
• 3.1.3 试验仪器简介
• 3.2 沥青混合料材料组成设计
• 3.3 试件制备
• 3.4 试验条件设计
• 3.5 试验数据的采集
• 3.6 本章小结
• 第四章 沥青混合料疲劳寿命及其影响因素的分析
• 4.1 抗拉强度试验结果
• 4.2 疲劳过程应力、应变分析
• 4.3 疲劳寿命的影响因素分析
• 4.3.1 间歇时间对疲劳寿命的影响
• 4.3.2 温度对疲劳寿命的影响
• 4.3.3 应力比对疲劳寿命的影响
• 4.3.4 双对数坐标下的应力比——疲劳寿命曲线
• 4.4 本章小结
• 第五章 沥青混合料疲劳损伤规律
• 5.1 两种模式下损伤因子与劲度模量的关系
• 5.2 疲劳破坏标准
• 5.3 临界损伤因子D 随疲劳寿命的变化分析
• 5.4 沥青混合料疲劳损伤演化规律
• 5.5 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士期间发表的论文