本研究的目的是建立一個更有效、更精確的細觀瀝青混凝土模型研究其開裂問題。本文采用兩種數(shù)值建模方法分析瀝青混凝土的開裂問題。第一種是隨機骨料分布及嵌入粘結單元有限元模型。本方法將瀝青混凝土分為四個重要組成部分:骨料、瀝青砂漿、界面過渡區(qū)和初始缺陷。根據(jù)由Full和Thompson開發(fā)的級配曲線,將骨料顆粒模擬成大小不同的隨機分布多邊形。采用了一些有效的方法來提高骨料投遞的成功率。對于初始缺陷,本研究僅考慮空隙。在瀝青砂漿的初始網(wǎng)格內,沿骨料與瀝青砂漿的界面插入零厚粘性單元,模擬混凝土的開裂過程。修正了以往的開裂初始準則和牽引分離規(guī)律,并用以描述粘結構件的破壞行為。基于python語言,開發(fā)了骨料投遞、內聚力單元插入和修正的構造本構模型的用戶自定義程序,并將其嵌入到商業(yè)有限元軟件包abaqus中。通過與試驗結果的比較,驗證了所提出的細觀模型的有效性和準確性,并研究了細觀結構對瀝青混凝土的宏觀性能的影響。第二種方法采用基于Voronoi多邊形的細觀剛體彈簧法進行數(shù)值建模,在第一種方法的基礎上,采用隨機骨料投遞技術隨機投放圓形骨料,然后根據(jù)骨料形心點生成Voronoi網(wǎng)格,過Voronoi單元... 

【文章來源】：湖南科技大學湖南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 瀝青混凝土的細觀力學研究現(xiàn)狀
        1.2.2 有限元細觀模型研究
        1.2.3 離散元細觀模型研究
        1.2.4 瀝青混凝土內聚力模型應用現(xiàn)狀
        1.2.5 目前存在的問題
    1.3 主要研究內容及技術路線
        1.3.1 主要研究內容
        1.3.2 本文研究框架
第二章 原材料技術性能及試驗方案
    2.0 引言
    2.1 試驗概況
        2.1.1 試件成型方法的選擇
        2.1.2 材料組成設計
        2.1.3 試件制作
    2.2 單軸壓縮測試
        2.2.1 試驗方法
        2.2.2 試驗結果分析
    2.3 本章小結
第三章 隨機骨料投遞和粘結單元嵌入算法
    3.1 引言
    3.2 骨料及孔隙的隨機生成和投放算法
        3.2.1 骨料級配
        3.2.2 骨料庫的建立
        3.2.3 骨料投放
    3.3 骨料投放結果驗證
    3.4 粘結單元在細觀瀝青混凝土模型中的應用
        3.4.1 內聚力單元
        3.4.2 粘結單元嵌入算法
    3.5 CZM概念與本構模型
        3.5.1 內聚力模型概念
        3.5.2 雙線性本構模型
    3.6 本章小結
第四章 基于骨料投遞的細觀斷裂模擬
    4.1 引言
    4.2 二維單軸壓縮與拉伸數(shù)值模擬
        4.2.1 開裂模式對比分析
        4.2.2 壓縮破壞損傷剛度與開裂機理分析
        4.2.3 拉伸破壞損傷剛度分析與開裂機理分析
    4.3 二維單軸拉伸數(shù)值模擬參數(shù)敏感性分析
        4.3.1 網(wǎng)格密度敏感性分析
        4.3.2 骨料分布的影響
        4.3.3 不同形狀對比分析
        4.3.4 孔隙率的影響
    4.4 二維三點彎曲梁數(shù)值模擬
    4.5 二維單軸雙邊缺口板壓剪模擬
    4.6 三維單軸壓縮數(shù)值模擬
        4.6.1 三維數(shù)值模型的構成
        4.6.2 三維數(shù)值模型的結果
    4.7 本章小結
第五章 基于泰森多邊形的斷裂模擬
    5.1 引言
    5.2 數(shù)值模型的建立
        5.2.1 圓形骨料種子點獲取
        5.2.2 Delaunay三角形剖分
        5.2.3 Voronoi網(wǎng)格生成
        5.2.4 剛體彈簧模型
    5.3 單軸壓縮二維維數(shù)值建模
    5.4 基于單軸壓縮三維數(shù)值建模
        5.4.1 模型建立和邊界條件
        5.4.2 開裂過程分析
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 研究成果總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
附錄A


【參考文獻】：
期刊論文
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[10]基于內聚力模型的瀝青混合料劈裂試驗模擬[J]. 張東,黃曉明,趙永利.  東南大學學報(自然科學版). 2010(06)

博士論文
[1]基于粘結裂縫模型的非均勻準脆性材料斷裂模擬研究[D]. 蘇項庭.浙江大學 2011

碩士論文
[1]基于材料細觀界面特征的瀝青混凝土試件開裂過程數(shù)值模擬[D]. 郭江.東南大學 2015



本文編號：3435111