《瀝青混合料細觀斷裂行為的觀測與模擬技術研究》是依託東南大學，由陳磊磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：瀝青混合料細觀斷裂行為的觀測與模擬技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳磊磊
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本研究提出一種相互匹配的試驗與數值綜合模擬技術，用以探索瀝青混合料的細觀斷裂行為規律。首先採用切口小梁三點彎曲試驗模擬瀝青混合料的斷裂過程，並通過數字圖像相關技術對其細觀裂縫的啟裂與擴展過程進行觀測，測定瀝青混合料的細觀斷裂參數，分析其細觀斷裂判據；進而採用簡單性能試驗及劈裂試驗測定瀝青砂漿與玄武岩集料的力學參數及斷裂參數，並通過數字圖像處理技術分析瀝青混合料截面圖像，生成兼顧計算效率與精度的瀝青混合料數字試件；在此基礎上採用擴展有限元技術進行瀝青混合料虛擬切口小梁三點彎曲試驗，模擬其細觀斷裂過程，探索細觀裂縫啟裂判據、細觀裂縫擴展路徑等規律。最後利用試驗結果對數值模型的有效性與數值模擬結果的正確性進行驗證。研究結果可為瀝青混合料的細觀斷裂機理研究提供一個有效的方法，同時也為瀝青混凝土路面的抗裂設計及養護修復技術研究提供理論支持。
結題摘要
裂縫是瀝青路面的主要病害類型，瀝青混合料的抗裂特性探索則是瀝青路面裂縫防治的重要內容。過去對瀝青混合料裂縫行為研究多集中在巨觀抗裂性能分析上，近年來，隨著計算機技術的不斷進步，對瀝青混合料裂縫行為的研究逐漸深入到細觀層面，研究的主要手段是瀝青混合料的細觀表征與數值分析。受到試驗手段限制，瀝青混合料裂縫細觀實驗數據一直缺乏，因此無法對數值分析結果進行驗證。在此背景下，本研究探索了一種瀝青混合料的細觀裂縫測試方法，並提出了同一試件的細觀實驗數值同步仿真的方法，確保了實驗數據與數值分析數據可以相互驗證。首先，引入數字圖像相關技術，在瀝青混合料斷裂試驗中捕捉其細觀裂紋啟裂與擴展過程，探索了瀝青混合料的細觀裂紋形成及擴展規律，計算了其細觀斷裂參數。同時，一方面通過數字圖像處理技術將試驗所用試件數位化，建立瀝青混合料幾何模型；另一方面，將瀝青混合料分解為集料和砂漿兩部分，分別精確測量其細觀力學及抗裂參數，並賦予到幾何模型中。進而通過虛擬斷裂試驗，分析了瀝青混合料的細觀裂紋啟裂、擴展及失穩的過程及其規律，並與室內試驗結果相互對比驗證。研究結果表明，細觀數值仿真與實驗仿真所得結果相互匹配，驗證了數值分析的準確性，進一步分析得出瀝青混合料的細觀裂縫行為規律，如啟裂判據、擴展路徑等。研究成果解決了以往瀝青混合料裂縫行為細觀分析過程中無法進行實驗測試，數值分析結果的準確性無法驗證的問題。所提出的細觀實驗與數值同步仿真的方法為瀝青混合料細觀斷裂行為研究提供了有效途徑，也為其他土木工程材料的細觀力學分析提供了參考。
