《瀝青路面材料多尺度域力學行為及跨越機制》是依託哈爾濱工業大學，由董澤蛟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：瀝青路面材料多尺度域力學行為及跨越機制
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董澤蛟
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對傳統連續介質路面力學分析中未考慮瀝青材料微細觀特性影響的問題，擬定研究瀝青混合料多尺度域力學行為及跨越機制。首先，基於現代微觀測試技術及粘彈力學、界面力學理論研究集料-瀝青（瀝青膠漿）界面特性、力學模型及參數測試方法；其次，採用CT斷層掃描和圖像處理技術獲取混合料的細觀組成，藉助複合材料細觀力學理論，研究其細觀結構的非均勻分布特性和均勻化方法，分析混合料細觀尺度下的力學行為；而後，建立考慮材料各向異性和損傷的多尺度域統一模型，開發UMAT 子程式，分析材料參數對其力學行為的影響；最後，基於胎-路接觸分析和非均布移動荷載數值模擬，分析路面材料巨觀尺度下的力學行為，探討瀝青材料尺度跨越機制。.本研究揭示了瀝青材料多尺度域間力學行為的遺傳變異關係，為最佳化設計混合料的組成和準確預估其路用性能提供了依據，也為研究路面材料的損傷機理奠定了基礎。研究成果對於路面力學、材料學的發展有一定的推動作用。
結題摘要
瀝青混合料材料組成的複雜形貌及空間隨機分布導致其多尺度特性不可忽視。瀝青混合料的巨觀力學行為及損傷演變規律與其微、細觀結構特性有著內在的關聯性。為了指導實際工程套用問題，巨觀尺度上瀝青混合料的統計平均性質是瀝青路面材料優選的主要指導方針。基於層狀彈性理論的瀝青路面結構設計方法滿足連續介質力學理論所提出的材料均勻化假設。單一尺度下小尺寸構件力學性能評價及基於連續介質框架的理論計算分析無法從多尺度本質上解釋瀝青路面材料與結構的力學行為及損傷機制。因此，開展瀝青路面材料多尺度域力學行為及各尺度間相互遺傳變異關係的研究，有助於深入理解、分析及預估瀝青混合料的力學性能。進而，從多尺度角度出發為瀝青路面材料最佳化設計提供理論支撐及數據支持，為揭示瀝青路面材料的損傷機理奠定基礎。 為探究集料-瀝青界面微觀互動作用的影響規律，開展了集料-瀝青體系分子模擬、集料粘附條件下界面區形貌觀測及力學性能測試等研究。為定量評價瀝青砂漿黏彈與低溫特性，採用動態剪下流變試驗與彎曲梁流變儀試驗對比了瀝青砂漿的性能差異。為系統描述瀝青混合料細觀結構分布規律，基於工業CT三維實體虛擬化重構技術描述粗集料、空隙及骨架等組分的細觀結構分布規律。為創建瀝青路面材料虛擬化試驗設計平台，基於細觀單元等效模型、多尺度統一模型及胎-路互動作用瀝青路面結構模擬實現了瀝青路面材料及結構設計的數位化試驗方法。研究結果表明，集料-瀝青界面微觀互動作用對瀝青力學性能的影響不可忽視，其影響依賴溫度/頻率、夾層厚度及載入模式。瀝青砂漿力學性能評價有助於全面理解瀝青混合料的多尺度特性，其性能與材料組成關係密切。瀝青混合料細觀結構參數的分布規律表征了材料的不均勻程度，其巨觀性能與細觀分布聯繫緊密。瀝青路面材料多尺度統一模型是構建微-細-巨觀尺度跨越的重要方法。
