《應力、應變控制模式下瀝青疲勞損傷差異機理分析》是依託哈爾濱工業大學，由單麗岩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：應力、應變控制模式下瀝青疲勞損傷差異機理分析
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：單麗岩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
疲勞破壞是瀝青路面結構基礎理論與設計的本源性問題，多年來瀝青材料疲勞性能的研究一直倍受關注。但是, 瀝青材料的疲勞性能依賴於載入模式：應力、應變控制模式下其疲勞壽命差異很大,造成瀝青材料疲勞性能的評價結果不唯一。針對這一問題，本項目從瀝青的動、靜態力學特性入手，詳細分析瀝青在應力與應變作用模式下的變形特性；研究應力與應變作用模式下時域和拉氏域內瀝青的本構關係；在此基礎上分析粘彈參數的象函式和象原函式的變化規律，建立應力控制模式下瀝青性能與應變控制模式下瀝青性能的轉換函式；結合對瀝青試樣內部微觀結構變化的分析，研究應力、應變控制模式下瀝青的疲勞損傷差異機理；確定瀝青的疲勞失效判據，提出合理統一的瀝青疲勞評價指標。.本項目的研究揭示了瀝青疲勞的實質，對於瀝青疲勞性能評價和預測具有重要意義，對於路面力學和材料學科的發展有一定的推動作用。
結題摘要
疲勞破壞是瀝青路面結構基礎理論與設計的本源性問題，多年來瀝青材料疲勞性能的研究一直倍受關注。但是，瀝青材料的疲勞性能依賴於載入模式：應力、應變控制模式下其疲勞壽命差異顯著，造成瀝青疲勞性能的評價結果不唯一，難以選擇優質瀝青用於瀝青路面建設。因此，挖掘應力、應變控制模式下瀝青的疲勞損傷差異機理，建立統一的瀝青疲勞評價指標已成為目前亟待解決的問題。 基於以上原因，本項目詳細分析了瀝青的動、靜態力學性能；基於分析結果選出Maxwell模型、三參數液體模型、Burgers模型、廣義Maxwell模型和1S2P1D模型進行對比分析，分別比較5種模型描述的蠕變、鬆弛、複數模量、相位角等粘彈參數的變化規律與實際變化規律的差別。以應力應變對作為控制荷載，詳細研究了兩種瀝青在20℃和25℃下的疲勞性能。基於複數模量-相位角關係曲線，提出了瀝青疲勞過程的兩階段劃分方法以及荷載控制模式影響閾值確定方法。基於不同控制模式下累計耗散能變化規律，建立了應力、應變控制模式下瀝青疲勞性能轉換函式。採用體式顯微鏡分析了荷載作用不同時期，瀝青試樣橫截面的變化情況，分析了不同控制模式下，瀝青內部裂紋的發展規律。提出以應力控制模式下DER曲線的轉折點作為疲勞評價指標並分析了該指標的合理性。研究結果表明：1S2P1D模型較適合作為瀝青的本構模型。瀝青疲勞性能在第一階段不受荷載控制模式影響，第二階段內兩種控制模式下的累計耗散能曲線成對稱關係。兩種控制模式下瀝青疲勞性能的差異是由於裂紋發展的快慢以及裂紋形式的不同造成的。應力控制模式下DER曲線轉折點為髮絲狀銀紋出現點，以此作為瀝青疲勞評價指標可以消除荷載作用模式的影響。 依託該項目發表論文12篇，其中SCI檢索9篇，EI檢索3篇；獲授權發明專利1項、受理髮明專利1項；參加相關領域序列國際會議4次；協助培養博士研究生2名、碩士研究生3名，獨立培養碩士研究生1名。通過項目研究分別與法國H. Di Bendedtto教授團隊和美國B.Shane Underwood博士團隊建立了長期的合作關係。該項目的研究成果對於瀝青材料疲勞性能評價及預測具有重要意義，對於其它粘彈材料損傷機理的分析具有一定的參考價值。此外，研究成果對於路面力學和材料學科的發展也有一定的推動作用。
