沥青路表纹理多重分形表征及其磨光行为研究

摘要

沥青路表纹理磨光是导致抗滑性能衰减的最直接因素，合理地表征表面纹理特性以及揭示其磨光行为具有现实意义。
　　针对沥青路表纹理的多尺度特征，推导了胎-路接触行为方程，阐明了路表纹理多尺度表征的意义。从统计几何特性、自仿相似特性及频谱特性系统地描述了表面纹理的随机性及结构性，分析了各纹理特征参数的物理意义。
　　基于“自仿”及“谱”的思想，在分形的基础上，引入多重分形理论，从不同空间维度研究了1D集料表面轮廓、2D表面构造分布数字图像以及3D表面三维形貌等的多重分形特性，提出了沥青路表纹理多重分形特征的统一评价方法，并验证了评价方法的适用性及合理性。
　　借助平板加速磨光机，模拟了石灰岩沥青混合料不同磨光转数下的磨光状态，采用三维激光扫描仪获取不同磨光状态下的表面纹理，分析了表面轮廓及三维形貌磨光演化过程。试验结果表明:表面纹理磨光作用发生在整个尺度内，宏观上表现为逐渐磨平，构造深度降低;微观尺度上，表面随磨光又会产生新的“粗糙”。作为量化指标，表面轮廓特征参数对区域磨光行为的表征，存在较大的变异性。表面三维形貌多重分形谱参数弥补了分形维数量化的不足，进一步揭示表面纹理的磨光行为，谱宽△α量化了表面陡峭的相对程度，随磨光作用呈现较为明显的衰减，同时两端高差△f呈现出平坦区域占优程度渐趋于稳定的变化规律。
　　研究成果丰富了沥青路表纹理表征体系，揭示了沥青路表纹理磨光行为，为进一步研究胎-路耦合摩擦等相关问题提供了理论支撑。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 路表纹理特性的表征方法研究

1．2．2 沥青路面纹理磨光行为研究

1．3 主要内容与技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 沥青路表纹理多尺度特征及其评价方法

2．1．2 表面纹理的多尺度特性

2．1．3 胎路接触行为的多尺度特性

2．2 沥青路表纹理多尺度特征的评价方法

2．2．1 表面纹理统计几何特性研究

2．2．2 表面纹理的自仿相似特性研究

2．2．3 表面纹理的频谱特性研究

2．2．4 表面纹理多尺度特征评价方法比较

2．3 本章小结

第3章 基于多重分形理论的沥青路表纹理表征方法

3．1 多重分形理论基础

3．1．1 分形理论

3．1．2 多重分形理论

3．2 基于多重分形的沥青路表纹理特征描述方法

3．2．1 1D轮廓曲线

3．2．2 2D数字图像

3．2．3 3D表面形貌

3．3 本章小结

第4章 沥青路面磨光模拟试验及表面纹理获取

4．1 材料制备

4．1．1 材料特性

4．1．2 试件成型

4．2 磨光模拟试验方法

4．2．1 磨光机简介

4．2．2 磨光环境设置

4．3 表面纹理获取方法

4．3．1 激光双目视觉三维重构

4．3．2 手持扫描仪基本参数

4．3．3 点云数据处理及提取

4．4 本章小结

第5章 沥青路表纹理磨光演化机理分析

5．1 基于轮廓多特征参数的表面纹理磨光行为分析

5．1．1 表面轮廓磨光多特征参数的变化

5．1．2 轮廓特征参数的变异性分析

5．2 基于多重分形的沥青路表三维形貌磨光行为分析

5．2．1 表面纹理的多重分形特性

5．2．2 表面纹理磨光结果分析

5．2．3 沥青路表纹理的差异磨光行为

5．3 本章小结

6．1 主要结论

6．2 主要创新点

6．3 展望

致谢

参考文献

附录