基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究

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1、学校代号10536学号12101040066分类号U416密级公开硕士学位论文基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究学位申请人姓名袁畅所在学院交通运输工程学院指导教师谢军副教授学科专业交通运输工程（道路与铁路工程）研究方向路基路面论文提交日期二零一五年四月学校代号：10536学号：12101040066密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于数字图像处理的沥青混合料蠕变剪切微观性能研究学位申请人姓名袁畅指导教师谢军副教授所在学院交通运输工程学院专业名称交通运输工程（道路与铁路工程）论文提交日期二零一五年四月论文答辩日期二零一五年五月答辩委员会主席罗立

2、武高工ResearchonCreepShearmicroscopicPropertyofAsphaltMixturebasedonDigitalImageProcessingbyYUANChangB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinRoadandRailwayEngineeringinChangshaUniversityof

3、Science&TechnologySupervisorProfessorXieJunMay,2015长沙理工大学学位论文原倒性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特刹加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。（广之作者签名；如抑曰期；年ｒ月７日学位论文版巧使用授权书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，同意学校保

4、留并向国家有关部口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。本人授权长沙理工大学可Ｗ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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，可［＾采用影印授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论义属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂Ｊ上相应方框内打（请在＾＾ｌＶ）＾作者签名；：日期＞化年ｒ月巧日导师签名；日期年Ｊｒ月摘要目前，沥青混合料抗剪切性能不足和重载交通在沥青

5、层内产生了很大的剪应力，使得沥青路面产生失稳型车辙、荷载型裂缝等破坏。因此本文利用数字图像处理技术开展室内荷载条件下沥青混合料微观蠕变剪切破坏的形式与机理研究。运用数字图像处理技术分析混合料破坏前后不同级配内部各层面孔隙率、CT数、损伤变量的变化规律并进行分形分析。还考察内部粗颗粒破坏前后运动轨迹，后运用有限元软件来验证运用数字图像做数值模拟的适用性。运用数字图像处理技术将SPT蠕变试验剪切破坏前后CT图像进行二值化，计算出空隙率，试件剪切破坏多发生在其初始空隙分布较密集处。各级配试件初始CT数呈现“两头大，中间小”的规律，这跟空隙率分布规律相对应。CT数大

6、小与密度成正比，剪切破坏后试件空隙率较大的中间层CT数下降更为明显。损伤变量最大值出现在空隙率比较大的试件中部，即剪切破坏较严重，AC-13级配的损伤变量均高于SMA-13级配，得出SMA-13级配抗蠕变剪切性能更强。沥青混合料蠕变剪切破坏前后过程具有分形特征。分析了粗颗粒破坏前后的轨迹，其中试验前后颗粒平动位移量平均值和离散性能，级配AC-13大于SMA-13，两级配位移量在试件中间层位较大；位移平动角整体均值和标准差级配AC-13大于SMA-13。剪切破坏后转动轨迹即主轴方向变化，级配AC-13比SMA-13主轴方向波动稍大一点；级配AC-13颗粒主轴方

7、向的统一性大于SMA-13，SMA-13有更多的颗粒趋于水平排列；中间层位的主轴方向破坏前后差值比其它层略大，破坏极不均匀。同样验证了级配SMA-13抗剪切的性能大于AC-13。通过ABAQUS数值模拟劈裂试验，发现均质二维试样的应力分布皆比较有规律，而借助数字图像处理技术重构的二维非均值试样劈裂试验相关应力参数分布极不均匀，这跟实际的劈裂试验混合料受力情况相符合。应力集中因子能很好地反映沥青混合料的力学性能，从而验证了DIP-FEM方法的适用性。关键词：沥青混合料；数字图像处理技术；蠕变剪切；空隙率；损伤分维数；粗集料轨迹；有限元IAbstractCurr

8、ently,AsphaltMixtureslacko