【摘要】：疲勞破壞是瀝青路面的主要破壞形式之一�，F(xiàn)有的瀝青混合料疲勞試驗方法雖能在一定范圍內模擬瀝青路面的疲勞破壞,但相關試驗設備昂貴、試件制備費時費力、試驗操作較為繁瑣,因試驗成本限制而難以得到大范圍的推廣使用。此外,由于瀝青路面厚度的有限性,現(xiàn)有疲勞試驗方法不能以現(xiàn)場芯樣為疲勞試件進行施工后路面疲勞性能的評價�；诖�,開發(fā)一種成本低、省時節(jié)力且操作簡便的新型瀝青混合料疲勞試驗方法是必要的。本文通過計算機數(shù)值模擬與室內試驗相結合的途徑,開發(fā)了一種基于有限厚度試件的圓盤彎曲瀝青混合料疲勞試驗方法,并將其與間接拉伸疲勞試驗進行了對比分析,驗證了該試驗方法的可行性和可靠性,最后采用該方法測試評價了四種典型瀝青混合料的疲勞性能。首先,借助Abaqus軟件平臺建立了圓盤彎曲疲勞試驗的有限元模型,而后對其進行數(shù)值模擬優(yōu)化。通過比較不同壓頭尺寸、試件厚度以及夾具約束形式下模型的力學響應后,確定了合適的試驗模型尺寸范圍以及適宜的夾具約束形式。其次,通過MTS-810加載系統(tǒng)并配備自主加工的疲勞夾具進行了圓盤彎曲疲勞試驗方法的建立�；谑覂仍囼瀮�(yōu)化確定了試驗的尺寸參數(shù):加載壓頭半徑為12.5mm,圓盤形疲勞試件半徑為75mm、厚度為30mm;通過平行試驗和棄差處理驗證了圓盤彎曲疲勞試驗方法的可靠性和試驗結果的有效性,并給出了圓盤彎曲疲勞的試驗方法與步驟。再次,選用間接拉伸疲勞試驗進行了相同試驗參數(shù)下混合料的疲勞對比試驗。對兩種試驗模式下混合料疲勞變形演變規(guī)律、不同加載頻率和應力比下的勁度模量衰減曲線、疲勞損傷曲線以及疲勞曲線進行對比分析后,驗證了圓盤彎曲疲勞試驗評價瀝青混合料疲勞性能的可行性。最后,基于圓盤彎曲疲勞試驗測試了四種典型瀝青混合料的疲勞性能,通過對試件變形曲線、疲勞曲線和疲勞損傷曲線的對比分析,評價了各混合料的疲勞性能,并初步分析了不同材料疲勞特性差異的原因。本文開發(fā)的圓盤彎曲疲勞試驗主要針對有限厚度瀝青混合料的疲勞性能評價,并有效彌補了現(xiàn)有試驗方法的不足,為瀝青路面疲勞破壞的研究提供了技術支持。
[Abstract]:Fatigue failure is one of the main failure forms of asphalt pavement. Although the existing fatigue test methods of asphalt mixture can simulate the fatigue failure of asphalt pavement within a certain range, the related test equipment is expensive, the preparation of the test piece takes time and effort, and the test operation is more complicated. Because of the limitation of test cost, it is difficult to be widely used. In addition, due to the limited thickness of asphalt pavement, the existing fatigue test methods can not be used to evaluate the fatigue performance of pavement after construction. Based on this, it is necessary to develop a new asphalt mixture fatigue test method with low cost, low time saving force and simple operation. In this paper, a new fatigue test method of circular bending asphalt mixture based on finite thickness specimen is developed by combining computer numerical simulation with indoor test, and the fatigue test is compared with indirect tensile fatigue test. The feasibility and reliability of the test method are verified. Finally, the fatigue performance of four typical asphalt mixtures is tested and evaluated by this method. Firstly, the finite element model of bending fatigue test of disk is established with the help of Abaqus software platform, and then it is numerically simulated and optimized. By comparing the mechanical responses of the models with different die sizes, specimen thickness and fixture constraints, the appropriate size range of the test model and the appropriate clamping constraint form are determined. Secondly, the bending fatigue test method of disk is established by MTS-810 loading system and self-machined fatigue fixture. Based on the laboratory test, the dimension parameters of the test are determined: the radius of the loading head is 12.5 mm, the radius of the disk fatigue specimen is 75 mm, the thickness is 30 mm, and the reliability of the bending fatigue test method is verified by parallel test and abandonment treatment. And the validity of the test results, The test methods and steps of bending fatigue of disk are also given. Thirdly, indirect tensile fatigue test was used to carry out the fatigue contrast test of mixture under the same test parameters. The fatigue deformation evolution law, stiffness modulus attenuation curve, fatigue damage curve and fatigue curve under different loading frequency and stress ratio under two test modes are compared and analyzed. The feasibility of evaluating the fatigue performance of asphalt mixture by disk bending fatigue test was verified. Finally, the fatigue properties of four typical asphalt mixtures are tested based on the disk bending fatigue test. The fatigue properties of each mixture are evaluated by comparing and analyzing the deformation curves, fatigue curves and fatigue damage curves of the specimens. The reasons for the difference of fatigue properties of different materials are analyzed. The disk bending fatigue test developed in this paper is mainly aimed at evaluating the fatigue performance of asphalt mixture with limited thickness, and effectively makes up for the deficiency of existing test methods, which provides technical support for the research of asphalt pavement fatigue damage.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U414

【參考文獻】

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本文編號：2269143