基于离散元法与分形维数的沥青混合料间接拉伸试验

摘要：

为掌握沥青混凝土内部损伤的演化过程及其裂缝扩展规律,首先在 MTS万能试验机上进行沥青混合料间接拉伸试验,获取试验过程中的力、位移和时间参数;同时采用工业 CT设备扫描试验前、后的试件,并通过灰度化、图像增强和阈值分割等数字图像处理技术,提取沥青胶砂、粗集料和空隙等组成部分信息;然后,基于所提取的信息建立离散元模型,进行间接拉伸仿真试验,观察试件裂缝的扩展过程,并采集仿真试验过程中的荷载、位移及单元颗粒间连接断裂数量 Ncb等参数;最后,对比分析了室内试验和仿真试验的荷载-位移曲线特点;并基于 Ncb提出了内部损伤度Dm,基于试件整体的裂缝图像提出了计盒维数指标队,分析了损伤度与裂缝扩展的关系.研究结果表明:室内试验与仿真试验的间接拉伸强度接近、荷载-位移曲线变化趋势相同且裂缝分布规律相似,验证了仿真试验的可行性.裂缝的扩展可分为萌生、扩展、贯通和贯通后 4个阶段.在萌生和扩展阶段,细观损伤度 Dm较低,而在贯通阶段较高.计盒维数 Dc与裂缝扩展也密切相关,D?在裂缝扩展的各阶段内单调变化且规律明显.因此,可利用计盒维数 Dc 对 CT扫描得到试件的裂缝特征进行定量评价,确定裂缝的扩展程度,并基于裂缝与损伤的联系间接评价沥青混凝土内部损伤.该研究为沥青路面损伤评价提供了新的思路,即可根据路面裂缝状况评价其损伤程度.

关键词：道路工程、沥青混合料、裂缝、离散元、分形维数、间接拉伸

所属期刊栏目：36

分类号：U416.217(道路工程)

资助基金：国家自然科学基金项目;海南省交通运输厅科技计划项目;湖南省教育厅科学研究项目;湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目

在线出版日期：2020-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：39-48