基本信息
- 项目名称：
- 沥青混凝土热粘弹性本构模型的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 沥青混合料是一种热流变材料，其力学特性与温度有直接关系，研究沥青混合料的本构关系是分析沥青路面的力学行为和变形特性的理论基础。考虑沥青混合料材料对温度的敏感性，对不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，建立了含温度变量的沥青混合料本构模型。通过不同温度下应力-应变关系试验确定了广义maxwell模型可以描述沥青混合料的粘弹性特性，并拟合求得了其参数。
- 详细介绍：
- 沥青混合料是一种热流变材料，其力学特性与温度有直接关系，研究沥青混合料的本构关系是分析沥青路面的力学行为和变形特性的理论基础。为了描述其热流变性质，早在20世纪60年代，Monismith C.L就已应用流变理论对沥青混凝土的粘弹性特征进行了研究，并且证实了Burgers模型可以用于分析沥青混合料的粘弹性特性。1996年，Sun Woo Park, Y. Richard Kim和Richard A. Schapery提出了粘弹性破坏模型以及在沥青混凝土中的应用，2005年，J. Murali Krishnan和K. R. Rajagopal对沥青混凝土的力学行为进行了研究。在国内，对沥青路面材料非线性力学特性也进行了深入的研究。2002年田小革等采用约束试件温度应力试验研究沥青路面的低温开裂问题，提出了完整的温度应力曲线规律和考虑沥青混合料在连续降温过程中的应力松弛效应的温度应力计算方法；2006年钱国平等应用热流变简单材料的时温等效原理对试验结果进行了分析和参数拟合，提出沥青混合料非定常和非均匀变温条件下增量型热粘弹性本构关系；2008年郑健龙等对不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，建立了描述沥青混合料粘弹特性的广义Maxwell模型。2009年曹丽萍、孙立军、董泽蛟对恒温、变温下的沥青混合料变形特性进行了研究，并分析了影响因素；2010年刘宇、张肖宁、陈少幸在分析半圆试件荷载响应的基础上开发了基于半圆试件的动态模量测试方法，确定了试验参数，对常用沥青面层混合料进行了动态模量测试。本文在考虑温度对沥青混合料的力学特性影响的前提下，通过不同温度下的沥青混合料应力松弛试验，建立了沥青混合料的热粘弹性本构模型，并确定了模型的参数。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：尽管国内外学者对其本构模型提出了各种不同的方程，但可以用于粘弹性热力耦合问题求解的成果较少，如果能研究出沥青混合料热粘弹性的本构模型，就可以为沥青道路的建设与发展提供有力的技术支持。思路：1.总结前人研究工作，提出温度对沥青混合料力学特性的影响方式和描述方法；2.在不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展试验研，进而建立沥青混合料的本构模型；3.对建立的本构模型验证。
科学性、先进性及独特之处
- 考虑温度对沥青混合料力学特性的影响，建立适合描述沥青混合料热粘弹性本构模型。
应用价值和现实意义
- 路面结构早期破坏现象的发生是路面结构在荷载和环境共同作用下力学行为的直接反映，积极开展路面力学行为的研究，对于全面理解路面破坏机理、优化路面混合料设计、合理选择路面破坏维修方式并有针对性地防止和控制路面早期破坏是至关重要的。建立沥青混合料热粘弹性本构模型，是沥青路面的设计与施工的理论基础，为分析和解决路面早期破坏问题提供理论支持。
学术论文摘要
- 考虑沥青混合料材料对温度的敏感性，对不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，建立了含温度变量的沥青混合料本构模型。通过不同温度下应力-应变关系试验确定了广义maxwell模型可以描述沥青混合料的粘弹性特性，并拟合求得了其参数。研究结果表明：完善后的本构方程考虑了温度对沥青混合料力学性能的影响，可以用于描述沥青混合料温度敏感特性和力学特性。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 田小革,应荣华,郑健龙. 沥青混凝土温度应力试验及其数值模拟[J].土木工程学报，2002, 35(3):25-30; [2] 钱国平等. 沥青混合料增量型热粘弹性本构关系研究[J].应用力学学报,2006, 23(3):338-342; [3] 郑健龙,钱国平,应荣华. 沥青混合料热粘弹性本构关系试验测定及其力学应用[J].工程力学,2008, 25(1):34-41;
同类课题研究水平概述
- 2005年，J. Murali Krishnan和K. R. Rajagopal对沥青混凝土的力学行为进行了研究。在国内，对沥青路面材料非线性力学特性也进行了深入的研究。2002年田小革等采用约束试件温度应力试验研究沥青路面的低温开裂问题，提出了完整的温度应力曲线规律和考虑沥青混合料在连续降温过程中的应力松弛效应的温度应力计算方法；2006年钱国平等应用热流变简单材料的时温等效原理对试验结果进行了分析和参数拟合，提出沥青混合料非定常和非均匀变温条件下增量型热粘弹性本构关系；2008年郑健龙等对不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究，建立了描述沥青混合料粘弹特性的广义Maxwell模型。2009年曹丽萍、孙立军、董泽蛟对恒温、变温下的沥青混合料变形特性进行了研究，并分析了影响因素；2010年刘宇、张肖宁、陈少幸在分析半圆试件荷载响应的基础上开发了基于半圆试件的动态模量测试方法，确定了试验参数，对常用沥青面层混合料进行了动态模量测试。本文在考虑温度对沥青混合料的力学特性影响的前提下，通过不同温度下的沥青混合料应力松弛试验，建立了沥青混合料的热粘弹性本构模型，并确定了模型的参数。
