基于离散单元法的沥青混合料疲劳概率分布多尺度研究

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1、硕士学位论文基于离散单元法的沥青混合料疲劳概率分布多尺度研究作者姓名李明汇学科专业道路与铁道工程指导教师吴文亮副教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年4月Multi-scalestudyonfatigueprobabilitydistributioncharacteristicsofasphaltmixturebasedondiscreteelementmethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiMinghuiSupervisor：Associ

2、ateProf.WuWenliangSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U414学校代号：10561学号：201520106467华南理工大学硕士学位论文基于离散单元法的沥青混合料疲劳概率分布多尺度研究作者姓名：李明汇指导教师姓名、职称：吴文亮副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：道路与铁道工程研究方向：道路建筑材料论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：汪益敏委员：

3、吴文亮张丽娟徐伟陈页开孙长新摘要随着经济的发展，我国的道路建设和技术研究正处于一个飞速发展的时期，但沥青混合料路面的各类病害，对车辆行驶的舒适性和安全性造成了很大的影响。疲劳破坏是沥青路面的主要破坏形式之一。人们对于沥青混合料疲劳性能的研究已经展开了很多的工作，主要是偏重于沥青混合料宏观性能的研究，而对于沥青混合料疲劳性能的可靠度评价以及细观性能的研究较少。本文在前人研究成果的基础上，建立二维数值离散元试件并进行室内试验模拟分析疲劳寿命的概率分布特性以达到探索沥青疲劳寿命可靠度的问题。通过对比分析室内实验结果，表明疲劳寿命的We

4、ibull分布特性是沥青混合料的基本特性，采用虚拟实验能够很好的模拟沥青混合料的疲劳试验和分析沥青混合料的疲劳可靠度。首先，本文选用四点小梁弯曲疲劳试验方法，采用英国的COOPER公司生产的疲劳试验机，进行了室内宏观试验，分析了AC-16C型和AC-13C沥青混合料疲劳寿命分布结果，验证了相同条件下沥青混合料疲劳寿命符合双参数Weibull分布。其次，通过体视学的方法将三维的集料级配转化成二维集料级配，最后计算得到粗集料级配。对比不同的集料生成方法的优劣，修正了基于圆的随机拓展方法，生成了凸多面形的粗集料，将随机生成的粗集料导入

5、PFC3.0中，通过随机删除砂浆来模拟沥青混合料内部空隙，最后构建出完整的沥青混合料二维模型。再次，根据内部材料组成分析确定沥青混合料离散元基础模型。建立了各宏观参数和微观参数的关系，并通过参数标定得到沥青混合料疲劳试件的微观参数，对虚拟试件进行相同条件下的模拟实验，验证了虚拟实验的疲劳寿命仍然符合双参数Weibull分布。最后，建立不同空隙率的沥青混合料疲劳虚拟试件，并分析不同空隙率疲劳试件结果，结果表明，空隙率对沥青混合料疲劳寿命有较大影响，这与实际相符，并通过工业CT扫描马歇尔试件，得到AC-13C沥青混合料空隙大小和数量

6、的关系，将真实空隙分布结果进行虚拟实验，进一步分析疲劳寿命分布符合双参数Weibull分布的结果。关键词：沥青混合料；离散元；疲劳寿命；细观结构IABSTRACTWiththedevelopmentofeconomy,roadconstructionanditstechnologyresearchinChinaisrapidlydeveloping,whileallkindsofdiseasesofasphaltmixturepavementhavereducedthecomfortandsafetyofvehicle.Fati

7、guedamageisoneofthemaindamageform.Researchershavedoneagreatmanystudyontheperformanceofasphaltmixturefatigue.Theymainlyfocusonmacrostudyoftheperformanceofasphaltmixturewhilepaidlessattentiononthefatigueanalysisoftheasphaltmixtureinthemicrostructurelevel.Onthebasisofpr

8、edecessors'researchresults,thispaperestablishedatwo-dimensionalnumericaldiscreteelementspecimenandconductedlaboratorysimulationtest