沥青混合料等效力热性质的细观力学研究

《沥青混合料等效力热性质的细观力学研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号D200777315学校代码10487密级博士学位论文沥青混合料等效力热性质的细观力学研究学位申请人：吴俊学科专业：固体力学指导教师：杨新华教授答辩日期：2013年5月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringMicromechanicalanalysisofequivalentmechanicalandthermalproperties

2、ofasphaltmixturePh.DCandidate:WuJunMajor:SolidMechanicsSupervisor:Prof.YangXinhuaHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,P.R.ChinaMay,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以

3、明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月

4、日华中科技大学博士学位论文摘要沥青混凝土路面由于具有施工周期短、表面平整、接缝少、耐磨、低噪声和行车舒适等优点，近年来已广泛应用于我国高等级公路。但是，随着公路运输量的日益增长和运输向重型化方向发展，路面破坏日趋严重，导致路面性能降低，影响行车舒适度和平稳度，降低道路的适用性和耐久性，严重的还有可能导致交通事故。沥青路面的设计、破坏控制与寿命预测等对沥青混合料等效力学性能的研究提出了迫切的要求。本构关系是开发、设计、研究和应用沥青混合料的一个关键性问题，开展沥青混合料本构模型研究，对于掌握沥青路面的变形破坏规律

5、，预测路面开裂破坏、永久变形和寿命，预防和抑制沥青路面服役期间的各种病害具有非常重要的意义。本文基于细观力学的理论和方法，通过弹性-粘弹性对应性原理，发展了与细观组成和结构相联系的沥青混合料的本构模型，提出了沥青混合料等效力热性质的预测方法，并与实验结果、其他方法的预测结果等进行了对比验证，之后开展了预测结果分析。主要的创新工作如下：（1）基于细观力学的理论，将沥青混合料分别作为包含基体相与夹杂相两相材料系统和包含基体相、夹杂相与界面相的三相材料系统进行了研究分析，在弹性问题的基础上根据弹性-粘弹性对应性原理提

6、出了沥青混合料等效力热性质研究的总体思路。（2）通过时间域内的Laplace变换，将沥青混合料的粘弹性问题转化为线弹性问题，基于Eshelby等效夹杂理论，将沥青混合料看作沥青砂和粗骨料组成的两相材料系统，得到了沥青混合料单轴压缩蠕变本构关系。开展了不同温度、应力水平条件下沥青砂的单轴压缩蠕变实验，根据实验数据拟合了沥青砂四参量流变模型的模型参数。在此基础上预测了沥青混合料在不同温度、应力水平条件下的蠕变曲线，分析了温度、应力水平对沥青混合料蠕变行为的影响。（3）应用自洽方法，将沥青混合料看作是由沥青砂和粗骨料

7、组成的两相复合材I华中科技大学博士学位论文料，提出了预测沥青混合料粘弹性性能的一般思路，采用四参量流变模型描述沥青砂的粘弹性能，通过Laplace变换将时间域内的粘弹性问题转化为变换域内的线弹性问题，然后经Laplace逆变换将变换域内的解转化到时间域内。结合沥青砂的单轴压缩蠕变实验，预测了沥青混合料的蠕变曲线并与沥青混合料的实验进行了对比，发现蠕变的早期阶段预测值与实验值基本符合，进一步分析了温度、应力水平等不同的实验条件对沥青混合料蠕变行为的影响。（4）考虑到两相复合材料的界面对非均质材料的力学性能具有很大

8、的影响，在细观模型的基础上考虑了沥青砂和粗骨料之间的界面效应，建立了具有界面效应的细观力学框架，通过弹性-粘弹性等效原理，将适用于弹性范围内的模型延用到粘弹性范围内，结合实验预测了沥青混合料的蠕变曲线。和不考虑界面效应的预测结果相比，考虑界面效应后的结果更接近实验。（5）由于沥青砂和骨料之间热膨胀系数不同，由温度变化引起的本征应变（热应变）将改变沥青混合料的宏观特性。将沥青混合料看作沥