《基於多相微觀結構組成的瀝青混合料疲勞損傷研究》是依託華南理工大學，由虞將苗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於多相微觀結構組成的瀝青混合料疲勞損傷研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：虞將苗
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
瀝青混合料疲勞開裂是目前世界各國瀝青路面結構設計的重要控制指標。然而由於瀝青混合料內部微觀結構組成極為複雜，目前的疲勞研究多局限於巨觀尺度的試驗分析,對於微觀結構的疲勞損傷機理則缺乏研究，這也是導致至今仍無法實現瀝青路面結構與瀝青混合料組成的數位化設計的重要原因。.本研究擬利用高精度工業CT掃描結合數字圖像技術獲取複雜的混合料三相微觀結構，並通過室內頻率掃描和拉伸試驗研究建立瀝青砂膠的粘彈塑損傷本構模型，結合微觀結構數字模型和三相體本構模型，建立體現瀝青混合料三相微觀結構的有限元模型，分析不同級配、不同砂膠成分、溫度與頻率等因素對瀝青混合料疲勞特性的影響，結合瀝青混合料巨觀試件的疲勞試驗和加速載入足尺疲勞試驗結果，對微觀有限元分析結果進行驗證。在充分認識瀝青混合料微觀結構疲勞損傷機理的基礎上提出新的疲勞設計標準。
結題摘要
本項目研究利用高精度工業CT掃描結合數字圖像處理技術獲取了真實瀝青混合料的三相結構。同時，通過實驗室內頻率掃描和拉伸試驗研究建立了瀝青砂膠的粘彈損傷本構模型，結合三相結構數字模型和材料本構模型，建立了基於真實瀝青混合料三相結構的有限元分析模型。並對不同的有限元數字模型進行了多種載入模式下的疲勞試驗分析和驗證。項目的完成情況及取得主要成果概述如下：1、開展了基於X-CT技術的瀝青混合料多相結構數字圖像獲取技術研究。利用高精度工業CT，分別對瀝青混合料圓柱體試件和小梁試件進行了斷層掃描，獲得了含有瀝青砂膠、集料和空隙的瀝青混合料三相數字圖像。2、利用邊界識別技術，將瀝青混合料CT圖像中的瀝青砂膠、集料和空隙進行了邊界識別，進而通過分離、轉換後導入有限元分析軟體中，分別獲得了基於三相結構的瀝青混合料圓柱體和梁式試件的有限元分析模型。3、完成了瀝青砂膠材料的小梁試件和圓環試件的製作工作，採用動態剪下流變儀進行了瀝青砂膠小梁試件的剪下試驗，完成了砂膠材料的粘彈特性分析和本構建模工作；採用MTS試驗機進行了瀝青砂膠圓環試件的間接拉伸試驗，獲得了瀝青砂膠材料在拉伸狀態下的力學回響曲線。上述試驗結果作為有限元分析模型的材料特性輸入參數。4、採用ABAQUS有限元分析軟體，完成了對圓柱體試件和小梁試件的多次載入數值分析，實現了基於瀝青混合料三相結構的多種模式的圓柱體試件間接拉伸疲勞和小梁試件四點彎曲疲勞的數值分析，並採用本項目研究新建立的瀝青混合料實驗室內疲勞壽命預測模型對數值分析結果進行了對比驗證。
