基于离散单元法的沥青混凝土力学参数分析

论文摘要

长期以来,在沥青混合料研究方面,由于分析工具的不完善,一般采用基于现象学的经验法,即通过大量假设简化模型及室内外实验,从宏观方面研究和分析沥青混合料的各种路用性能。这种方法不仅工作量大,而且得到的结果再现性差,变异性比较大,不能很好的指导路面设计以满足行车要求。本文针对沥青混合料的非连续性特点,采用离散单元法来定量分析沥青混合料微观参数对其宏观路用性能的影响,为沥青路面的设计提供了更加准确详细的依据。依据沥青混合料级配的物理及几何信息,提出了沥青混合料与离散元模型球单元大小及数量的转化关系和球单元的压缩成型方法,该方法能够较好地适应不同级配的沥青混合料建模。文中建立了抗压强度、弹性模量、泊松比、Mohr-Coulomb强度以及动态模量等的离散元力学仿真实验,通过与室内试验对比验证了模型的可靠性。本文将沥青混合料看作由粗集料和沥青胶浆组成的两相复合体,利用沥青混合料虚拟三轴实验,研究了骨架结构及沥青胶浆宏观参数与微观参数间的关系,讨论了通过改变骨架结构和沥青胶浆微观参数来实现沥青混合料材料设计的思路,研究结果为沥青混合料路面设计提供了新的方法。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 非接触微粒模型
• 1.2.2 接触微粒模型
• 1.2.3 经验模型
• 1.2.4 有限元模型
• 1.2.5 离散元模型
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.4 本章小结
• 第二章 离散单元法
• 2.1 离散单元法介绍
• 2.2 离散单元法基本原理
• 2.2.1 接触力与接触位移
• 2.2.2 单元的运动分析
• 2.2.3 接触本构模型
• 2.3 小结
• 第三章 沥青混合料三维离散元模型
• 3.1 引言
• 3.2 沥青混合料组成理论
• 3.3 沥青混合料级配组成的模拟
• 3.4 骨架结构的模拟
• 3.4.1 基本假设
• 3.4.2 球单元随机生成
• 3.4.3 球单元模型参数
• 3.4.4 墙单元
• 3.5 沥青胶浆的模拟
• 3.6 三维圆柱体模型的成型
• 3.6.1 球单元压缩法
• 3.6.2 球单元半径扩张法
• 3.7 本章小结
• 第四章 沥青混凝土虚拟实验
• 4.1 引言
• 4.2 沥青混凝土虚拟实验方法
• 4.2.1 沥青混凝土模型
• 4.2.2 模型抗压强度实验
• 4.2.3 模型回弹模量与泊松比
• 4.2.4 模型Mohr-Coulomb强度
• 4.2.5 模型动态模量
• 4.2.6 模型参数检验
• 4.3 沥青胶浆与力学参数的关系
• 4.3.1 平行粘结接触刚度
• 4.3.2 平行粘结法向强度
• 4.3.3 平行粘结接触半径
• 4.4 沥青混合料级配与力学参数的关系
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 模型评价与主要结论
• 5.1.1 模型评价
• 5.1.2 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢