基於分數階導數理論的瀝青混合料力學特性

基本介紹

• 書名：基於分數階導數理論的瀝青混合料力學特性
• 作者：李銳鐸
• ISBN：978-7-122-34834-0 
• 出版時間：2019年8月

出版信息

基於分數階導數理論的瀝青混合料力學特性

作者：李銳鐸 著
叢書名：
出版日期：2019年8月		書號：978-7-122-34834-0
開本：B5 710×1000　1/16	裝幀：平	版次：1版1次	頁數：134頁

內容介紹

本書基於瀝青混合料力學行為理論研究及實際工程需求，結合分數階導數理論在描述材料複雜條件下力學行為的優勢，分別利用分數階導數理論構建一種新的改進分數階導數冪函式經驗蠕變本構模型和考慮應力水平、溫度水平的經驗蠕變本構模型，分別描述瀝青砂的蠕變恢復特性和瀝青混合料單軸靜載蠕變變形特性，並且基於ABAQUS提供的用戶材料子程式二次開發功能，編寫新構建的分數階導數瀝青混合料經驗蠕變本構模型子程式，對瀝青混合料單軸靜載壓縮蠕變試驗和瀝青混合料車轍試驗進行數值模擬分析，進而實現瀝青混合料在循環動態荷載作用下的車轍變形預估，為進一步研究瀝青混合料的永久變形特性提供了新的方法。
本書可供從事交通運輸工程、道路與鐵道工程以及道路建築材料等領域的工程設計、管理、施工、養護技術人員閱讀，也可供高等學校以及科研院所的教師、學生以及科研人員等參考。

目錄

第 1 章緒論1

1.1我國瀝青路面發展概述1

1.2瀝青路面典型病害1

1.2.1裂縫2

1.2.2坑槽2

1.2.3車轍3

1.2.4泛油3

1.3瀝青混合料車轍預估模型5

1.3.1國外研究概況5

1.3.2國內研究概況8

1.4分數階導數理論套用概述12

1.4.1國外研究概況12

1.4.2國內研究概況12

1.5本書主要內容及結構框架15

本章參考文獻17

第2章黏彈性理論及石油瀝青黏性流變性質20

2.1黏彈性及黏彈性力學20

2.1.1黏彈性20

2.1.2黏彈性力學21

2.2線性黏彈性本構理論21

2.2.1彈簧22

2.2.2黏壺22

2.2.3麥克斯韋模型23

2.2.4開爾文模型23

2.2.5三元件固體模型24

2.2.6廣義麥克斯韋模型和廣義開爾文模型26

2.2.7伯格斯模型26

2.3流變性質及流變學的概念26

2.3.1材料的流變性質27

2.3.2流變學27

2.4瀝青材料的流變特性28

2.4.1牛頓流型瀝青28

2.4.2非牛頓流型瀝青29

2.4.3觸變性流體30

2.5瀝青黏度的測定方法30

2.5.1毛細管法30

2.5.2布洛克菲爾德黏度計法32

2.6瀝青材料對於溫度、時間的依賴性34

2.6.1試驗材料與方法34

2.6.2試驗結果34

2.6.3試驗結果分析36

2.6.4溫拌瀝青感溫性能評價指標分析38

2.6.5結語38

2.7本章小結39

本章參考文獻39

第3 章分數階導數理論及套用40

3.1概述40

3.2分數階導數理論基礎40

3.2.1黎曼-劉維爾定義及主要性質40

3.2.2分數階導數的拉普拉斯變換與傅立葉變換41

3.2.3分數階導數元件模型及性質43

3.3分數階導數模型的套用45

3.3.1分數階導數模型在岩土工程領域的套用46

3.3.2分數階導數模型在高分子聚合物材料領域的套用簡介57

3.4本章小結57

本章參考文獻58

第4章基於分數階導數理論的瀝青膠漿流變性能60

4.1概述60

4.2瀝青膠漿動態剪下流變性能61

4.2.1瀝青膠漿製備64

4.2.2動態剪下流變試驗66

4.2.3瀝青膠漿動態頻率掃描試驗結果分析68

4.2.4分數階導數瀝青膠漿動態力學特性分析71

4.2.5基於分數階導數瀝青膠漿動態力學特性分析73

4.3瀝青膠漿低溫流變性能74

4.3.1儀器原理及試驗步驟75

4.3.2分數階導數瀝青膠漿低溫黏彈性損傷蠕變模型76

4.4本章小結81

本章參考文獻82

第5章分數階導數瀝青砂靜載蠕變本構模型84

5.1概述84

5.2瀝青砂黏彈性本構關係84

5.3改進的分數階導數瀝青砂黏彈性經驗蠕變模型85

5.3.1分數階導數冪函式蠕變模型理論分析85

5.3.2改進的分數階導數冪函式經驗蠕變本構模型86

5.4瀝青砂單軸靜載蠕變恢複試驗86

5.4.1瀝青砂單軸靜載蠕變恢複試驗方案86

5.4.2試驗原材料及配合比設計87

5.4.3瀝青砂單軸靜載蠕變恢複試驗93

5.5模型驗證與分析96

5.5.1基於本書試驗結果的模型驗證與分析96

5.5.2基於已有試驗結果的模型驗證與分析98

5.6本章小結99

本章參考文獻99

第6章基於分數階導數理論的瀝青混合料永久變形特性研究102

6.1概述102

6.2瀝青混合料高溫抗剪性能評價指標研究110

6.2.1瀝青混合料單軸壓縮試驗110

6.2.2瀝青混合料車轍試驗112

6.2.3瀝青混合料變形強度試驗113

6.3瀝青混合料單軸靜載蠕變恢複試驗116

6.3.1試驗方案116

6.3.2瀝青混合料單軸靜載蠕變恢複試驗結果及分析117

6.4分數階導數瀝青混合料經驗蠕變本構模型120

6.4.1分數階導數經驗蠕變本構模型120

6.4.2模型參數識別121

6.4.3模型驗證122

6.5本章小結123

本章參考文獻124

第7章分數階導數瀝青混合料經驗蠕變本構模型有限元套用126

7.1概述126

7.2基於ABAQUS的分數階導數經驗蠕變本構模型UMAT實現128

7.2.1UMAT子程式簡介128

7.2.2UMAT子程式流程及實現128

7.3單軸靜載蠕變數值模擬結果分析129

7.3.1有限元模型129

7.3.2單軸靜載蠕變數值模擬結果分析130

7.4循環動態荷載作用下瀝青混合料車轍預估131

7.4.1有限元模型131

7.4.2荷載模型131

7.4.3車轍試驗有限元模擬132

7.5本章小結133

本章參考文獻134