《瀝青混合料宏細觀損傷變數及非線性疲勞損傷模型研究》是依託長沙理工大學，由劉宏富擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：瀝青混合料宏細觀損傷變數及非線性疲勞損傷模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉宏富
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
受環境和交通荷載的反覆作用，瀝青路面結構內部將會出現損傷且不斷演化累積，導致路面材料和結構性能的退化直至最終破壞。選擇可靠、普適的損傷變數描述瀝青混合料的損傷狀態，從細觀層次的物理分析中尋找巨觀損傷演化規律的內在機制與建模途徑，是制約研究並認識瀝青混合料疲勞損傷過程的瓶頸。.開展荷載、溫度和老化耦合作用下瀝青混合料疲勞試驗，不同疲勞次數下CT掃描試驗，提出以CT數定義的細觀損傷變數和以動模量表征的巨觀損傷變數，基於機率密度演化探尋細觀物理分析和巨觀唯象分析之間的聯繫，建立關聯宏細觀損傷變數的瀝青混合料非線性疲勞損傷模型，揭示瀝青混合料疲勞損傷演化與損傷累積的非線性源及細觀損傷機理。關聯宏細觀損傷變數既反映材料破壞的本質和規律，又能模擬材料的巨觀行為且便於工程套用。提出基於非線性疲勞損傷的瀝青路面軸載換算方法，研究成果將對改進和完善以疲勞特性為原則的瀝青路面設計方法有重要理論意義和實用價值。
結題摘要
受環境和交通荷載的反覆作用，瀝青路面結構內部將會出現損傷且不斷演化累積，導致路面材料和結構性能的退化直至最終破壞。圍繞瀝青混合料可靠、普適的損傷變數的選擇，宏細觀損傷演化規律及內在機制與建模途徑等關鍵問題。 結合瀝青路面的力學回響及疲勞損傷現象開展了大量現場測試工作，通過現場埋設光纖光柵感測器，基於真實荷載工況開展了不同車速與軸載作用下瀝青路面應變測試試驗，靜載應變歷時曲線黏彈性明顯，動載應變曲線呈現明顯的壓-拉-壓波形。構建了路面結構層層底應變隨軸載和車速變化的理論函式模型，並揭示了縱向動應變壓與拉的峰值比值隨車速變化的規律。 建立了不同應力水平下瀝青混合料直接拉伸疲勞動模量冪函式衰變模型，揭示了疲勞過程中瀝青混合料具有非線性特性的動模量衰變規律；建立了瀝青混合料剩餘強度冪函式退化模型，揭示了不同應力水平下剩餘強度的衰變規律；統一了基於剩餘強度和剛度的損傷變數定義方法，基於剛度和剩餘強度關聯的損傷曲線能較好的預測瀝青混合料的損傷演化規律，關聯繫數可認為是一材料常數；構建了重複荷載作用下基於剩餘強度和動模量衰變的瀝青混合料疲勞損傷演化方程。通過分區計算統計和獲取各區域CT數，同時引入細觀統計損傷力學的思想，以基於CT數定義的損傷變數。由於試件中部空隙率比較大，剪下破壞越嚴重，隨之損傷變數也相對兩端更大。SPT試驗試件中部出現明顯鼓起，驗證了損傷主要出現在試件中部；揭示了瀝青混合料疲勞損傷演化與損傷累積的非線性源及細觀損傷機理。建立了能同時考慮載入歷史與損傷演化歷史影響的瀝青路面軸載換算新方法，提出了超載車輛對路面破壞作用的定量分析方法，該方法能客觀地評價交通荷載對路面的累積破壞作用。
