【摘要】：建立與溫度相關(guān)的瀝青混凝土粘彈性本構(gòu)模型和輪胎-道路耦合仿真系統(tǒng)對動靜載時(shí)的輪跡分布和車輛制動時(shí)路面的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析。編寫得到溫度相關(guān)的瀝青混凝土粘彈性動態(tài)本構(gòu)模型的材料用戶子程序,基于動態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)加載設(shè)備獲得的動態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)識別出粘彈性參數(shù)并使用已有文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。建立輪胎-道路耦合仿真系統(tǒng),對不同瀝青面層溫度時(shí)的動靜載輪跡進(jìn)行分析,并驗(yàn)證數(shù)值仿真的計(jì)算精度�；诘缆方Y(jié)構(gòu)不同深度處的溫度實(shí)測數(shù)據(jù)和同工況的仿真模型識別出道路各結(jié)構(gòu)層的熱學(xué)參數(shù),通過熱傳導(dǎo)分析和材料用戶子程序獲得瀝青面層的粘彈性參數(shù)場分布。根據(jù)調(diào)查資料獲得交叉口處載重汽車的平均制動減速度,基于輪胎-道路耦合仿真系統(tǒng)計(jì)算出軸載水平和溫度場耦合影響下交叉口處瀝青面層的動態(tài)剪應(yīng)變峰值。為了在力學(xué)分析中考慮瀝青混凝土的溫度依賴性和應(yīng)變率相關(guān)性,研究新的材料本構(gòu)方程并進(jìn)行二次開發(fā)的驗(yàn)證和應(yīng)用。分別建立與溫度和率相關(guān)的Burgers粘彈性參數(shù)場和勁度模量場,采用Fortran語言編寫出動態(tài)的材料用戶子程序。基于不同溫度和應(yīng)變率下的單軸壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別識別出兩個本構(gòu)方程的參數(shù)。依據(jù)獲得的本構(gòu)方程和材料參數(shù),將單軸壓縮和小梁彎拉的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與相應(yīng)工況的仿真結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明采用兩個本構(gòu)方程的仿真結(jié)果都與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為接近,特別是Burgers粘彈性材料參數(shù)場模型的效果更好。為分析瀝青混凝土細(xì)觀粘彈性力學(xué)響應(yīng),建立三維的細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模型并考慮瀝青砂漿材料的溫度依賴性�；诠橇贤斗潘惴ㄉ砂瑸r青砂漿、骨料和孔隙的瀝青混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)。基于動態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)和有限元分析得到瀝青砂漿溫度相關(guān)的粘彈性動態(tài)本構(gòu)模型并進(jìn)行有效性驗(yàn)證。基于單軸動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和小梁彎拉實(shí)驗(yàn),分別建立相同工況的細(xì)觀結(jié)構(gòu)三維數(shù)值模型并進(jìn)行有限元分析,兩種工況下仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度都較好,表明采用瀝青砂漿溫度相關(guān)的粘彈性動態(tài)本構(gòu)模型的細(xì)觀結(jié)構(gòu)數(shù)值模型可以有效預(yù)估瀝青混凝土的宏觀非線性力學(xué)行為。
【圖文】：

圖 2.1 為沖擊實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，為減少反射波影響數(shù)據(jù)的采集精度，在試件底部尺寸為 0.05m×0.1m×0.1m 的橡膠墊片。動態(tài)沖擊時(shí)，柱狀試件的溫度分別保 10°C、35°C 和 45°C。在距離試件頂面 5cm 處粘貼型號 BX120-3AA 的應(yīng)變片，，柵尺寸為 3mm×2mm，采集的動態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)見圖 2.5。表 2.1 瀝青的主要性能指標(biāo)Tab 2.1 Properties of AH-70# matrix asphalt針入度(25°C, 0.1mm)針入度指數(shù)延度(15°C, cm)軟化點(diǎn)(°C)密度(g/cm3)56 0.65 53 54.3 1.032表 2.2 瀝青混凝土的骨料級配Tab 2.2 Aggregate gradation of asphalt concrete篩孔尺寸(mm) 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075通過率(%) 100 95.7 71.3 45.2 27.1 23.5 18.4 11.5 9.2 5.8

胎體層胎側(cè)胎面帶束層胎圈胎圈鋼絲(a) 輪胎橫截面 (b) 輪胎三維模型圖 2.8 11.00R20 型載重子午線輪胎的建模ig 2.8 Simulation of the radial truck tire typed 11.00R效率，對單軸軸載和路面結(jié)構(gòu)采用對稱模型建立尺寸為 7m×4.375m×4m 的瀝青路面三維法向約束和全約束，如圖 2.9 所示。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2611836