基于PFC3D的瀝青混合料虛擬試驗研究.pdf

1、瀝青混合料是一種各向異性多相復(fù)合材料，具有與溫度相關(guān)的復(fù)雜物理力學(xué)特性，在宏觀尺度上分析瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力、變形等特點(diǎn)與機(jī)理較為困難。離散元憑借其處理非連續(xù)介質(zhì)、材料大變形問題等方面的優(yōu)勢，可以模擬瀝青混合料室內(nèi)試驗的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。因此，本文基于離散單元法對瀝青混合料進(jìn)行從低溫到高溫的室內(nèi)試驗性能研究，從細(xì)觀力學(xué)角度分析瀝青混合料高低溫及疲勞性能，主要步驟如下:
　　首先，由集料級配、油石比以及空隙率推導(dǎo)出每檔粗集料（2.36m

2、m以上集料）占虛擬試件的體積分?jǐn)?shù)和瀝青砂漿（2.36mm以下集料、礦粉與瀝青組成）的密度計算公式，集料預(yù)先以等粒徑的球單元投放到虛擬試件中，再以礦料間隙率校核集料的體積分?jǐn)?shù)，提取校準(zhǔn)后的幾何信息作為生成多面體集料的初始參數(shù)，在不規(guī)則多面體集料生成算法基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)試件空隙的實際分布，進(jìn)行瀝青混合料三維結(jié)構(gòu)的數(shù)字重構(gòu)，生成與室內(nèi)試驗尺寸相同的瀝青混合料三維離散元虛擬試件。
　　其次，根據(jù)試驗溫度和破壞模式選取合適的細(xì)觀接觸模型，設(shè)

3、計瀝青砂漿試驗獲取細(xì)觀參數(shù)。由瀝青砂漿劈裂試驗以及單軸蠕變試驗獲取不同溫度下的宏觀彈性與粘彈性參數(shù)，并驗證Burgers粘彈性模型的溫度和荷載適用區(qū)間，由宏觀與細(xì)觀參數(shù)的轉(zhuǎn)化關(guān)系獲得瀝青砂漿內(nèi)部單元、瀝青砂漿與集料單元之間、集料單元之間的細(xì)觀參數(shù)。
　　最后，模擬瀝青混合料低溫斷裂試驗，觀察試件的開裂與裂縫擴(kuò)展特征，分析三點(diǎn)彎曲小梁試件的內(nèi)在斷裂機(jī)理和影響因素;模擬四點(diǎn)彎曲疲勞試驗，觀察試件內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變實時變化狀態(tài)，分析疲勞開裂機(jī)