施工压实阶段热拌沥青混合料的粘弹塑性流变模型研究

摘要

目前，沥青路面现场施工中对于压实工艺的探讨已引起了广泛的关注。我国在沥青路面压实各方面的研究还不够深入系统，仍停留在依靠经验的初级阶段，特别是对于沥青混合料施工压实中的热流变力学性能研究还很不完善。本文结合在研课题，针对施工压实阶段的热拌沥青混合料开展粘弹塑性模型的试验研究。 首先，在阐述沥青混合料压实机理的基础上，简单介绍目前各国对于沥青混合料流变力学的研究进展，对其进行归类总结并比较其各自的优缺点，提出一种能反映压实过程中路面材料热流变特性的粘弹塑性模型，并对这种基于高温、大变形的Bodner-Partom模型进行阐述和评价； 其次，由于考虑到温度变化和侧限对沥青混合料材料性能的影响，将常规室内单轴压缩试验进行试验模具和试验方法的改进。通过定做的大直径圆柱体试件MTS单轴压缩蠕变试验，解决材料温度变化和侧限影响，并从试验中得到沥青混合料的应变曲线； 然后，对试验数据进行分析，得到6种不同初压密实度的热拌沥青混合料在不同加载方式下应力、应变变化规律并进行比较分析：通过Origin中的自定义Bodnet-Partom模型模块，利用此数据分析软件对得到的应变曲线进行非线性拟合，得到Bodnet-Partom模型中含有的各个参数，并得到在不同初压密实度下该类型参数的变化规律； 最后，利用ANSYS计算软件对室内试验进行了3D数值模拟，充分考虑材料的流变性质、大变形和蠕变现象，得到了非线性的位移、应力的变化曲线规律；并将ANSYS理论计算曲线和试验曲线、Bodner-Partom模型拟合曲线作了比较分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究状况调查

1.2.1沥青混合料流变性质的研究状况

1.2.2沥青混合料粘弹塑性流变特性研究现状

1.2.3无屈服面理论

1.3本文研究内容和技术路线

第二章沥青混合料的压实机理和模型研究

2.1沥青混合料的变形现象

2.2沥青混合料的压实原理探讨

2.2.1沥青混合料压实目的及意义

2.2.2沥青混合料压实的一般过程

2.2.3沥青混合料压实的理论依据

2.3沥青混合料模型基本理论

2.4传统组合模型

2.4.1经验公式

2.4.2粘弹性组合模型

2.5粘弹塑性材料变形体一般理论

2.6沥青混合料的粘弹塑性模型研究

2.6.1 Schapery积分型粘弹塑本构模型

2.6.2西原模型

2.7 Bodner-Partom本构模型

2.8本章小结

第三章热拌沥青混合料MTS单轴蠕变试验研究

3.1单轴压缩蠕变试验的设计思路

3.2 MTS压缩试验研究

3.2.1沥青混合料材料组成设计

3.2.2热拌沥青混合料MTS压缩试验

3.2.3试验数据分析

3.2.4粘弹塑性模型参数的确定

3.3本章小结

第四章基于ANSYS有限元的模型数值模拟

4.1有限元法原理及蠕变流动问题的分析方法

4.1.1有限元法原理

4.1.2蠕变流动问题的有限元分析法

4.2基于ANSYS有限元软件的试验数值分析

4.2.1 ANSYS软件的基本原理介绍

4.2.2 ANSYS软件的分析过程

4.2.3 ANSYS动态数值模拟与试验结果的比较

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1工作重点及结论

5.2本文创新点

5.3本文的不足及今后工作的展望

参考文献

致 谢

附录A攻读硕士期间参加的科研项目

附录B攻读硕士期间发表的科技论文