基于x-ray CT技術(shù)的瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)虛擬力學(xué)試驗(yàn)研究.pdf

1、瀝青路面目前是高等級公路的主要路面結(jié)構(gòu)型式，隨著瀝青路面的廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)者遇到越來越多的問題。長期以來，研究者主要采用簡化模型及室內(nèi)試驗(yàn)研究瀝青混合料宏觀性能，這種方法花費(fèi)大量的時(shí)間和人力物力，而且無法從本質(zhì)上解釋瀝青混合料復(fù)雜的力學(xué)性能。有限單元法雖能從細(xì)觀角度研究瀝青混合料，但該方法難以處理顆粒材料接觸問題。本文結(jié)合X-ray CT和離散元研究了瀝青混合料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的聯(lián)系。
　　首先，選取典型混合料AC20、SMA

2、20和SUP20為研究對象，基于X-ray CT掃描和改進(jìn)的圖像處理技術(shù)，獲取瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后通過體視學(xué)推導(dǎo)二維與三維級配關(guān)系，選擇二維縱向截面導(dǎo)入離散元軟件PFC2D中，從而建立瀝青混合料虛擬幾何模型，并利用室內(nèi)試驗(yàn)確定模型中的細(xì)觀接觸參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了單軸壓縮虛擬試驗(yàn)，從而證明了圖像處理與離散元結(jié)合的可能性。
　　其次，通過設(shè)計(jì)單軸壓縮正交試驗(yàn)，探究了集料剛度及砂漿粘彈性對瀝青混合料抗壓強(qiáng)度的影響，并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3、建立了瀝青混合料宏觀力學(xué)性能與離散元中的細(xì)觀接觸參數(shù)的聯(lián)系。正交試驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)集料的法向剛度對三種混合料的單軸抗壓強(qiáng)度均有顯著影響。SUP20及AC20的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差小于6％而SMA20的最大誤差達(dá)到15％。
　　然后，對單軸壓縮過程中的集料運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，通過質(zhì)心坐標(biāo)和長軸表述集料剛體運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)特性，研究發(fā)現(xiàn)集料在受壓過程中先發(fā)生縱向位移然后水平移動(dòng)。同時(shí)還分析了加載過程中砂漿內(nèi)部接觸力的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)三種混合料的砂漿在受