埋入式传感器与沥青混合料的交互影响研究

为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响,利用ABAQUS有限元软件,建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型,分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响.研究结果表明:传感器埋入沥青混合料梁试件后,在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象,但应力集中系数较小,最大值仅为2.95.传感器的测力杆也发生了应力集中现象,其应力集中系数最大值为26.83,远高于梁试件的应力集中系数.     

弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出应变的影响

为了确定弯曲力矩对EFPI光纤传感器输出的影响,制作了将光纤传感器埋入其中间层的复合板试件,并对试件进行三点弯曲试验,得到了弯曲力矩与光纤传感器输出应变之间的关系。随后,用显微镜对复合板的横截面进行观察,确定光纤传感器的埋入位置。对光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层的试件,运用有限元应变分析法(FEM)计算其应变值。实验结果表明,当光纤传感器的埋入位置偏离复合板中间层时,光纤传感器的应变大于计算值,说明弯曲力矩影响光纤传感器的测试性能。     

不同油石比的橡胶沥青混合料动态模量测试分析

沥青油石比对沥青混合料的沥青饱和度、空隙率等相关参数有重要的影响。因此,在矿料级配已知的状况下,为计算橡胶沥青混合料中最佳油石比,通过单轴静载压缩试验、应力-应变试验、车辙试验对不同油石比的沥青混合料动态模量做试验比对。试验数据显示:随着混合料中油石比的增加,回归方程的曲线斜率变大,沥青混合料成型试件的抗压回弹模量减小;随着温度的升高,与油石比6.4%沥青混合料相互对比,油石比6.7%时的静态模量回归方程曲线的斜率下降趋势经历了先减小后增大的过程;油石比随混合料成型试件的破坏最大值的增大而减小,且随之减小的包括混合料成型试件的抗拉强度;随着沥青混合料成型试件的变形程度越来越大,试件所受应力变化曲线为先上升然后下降的状态。     

纤维对沥青低温性能改善效果的评价

由于增强纤维具有高抗拉强度、高模量特点,在沥青混合料中掺入增强纤维成为提高沥青混合料使用性能的新手段。本文通过采用测力延度仪及SHRP研究开发的弯曲梁流变仪评价纤维对沥青低温性能的影响,旨在为纤维沥青混合料中纤维的使用提供依据和参考。     

沥青混合料同轴剪切强度试验方法研究

根据沥青路面混合料受力特点,讨论了同轴剪切强度试验的合理性.通过有限元计算,结合同轴剪切强度试验的破坏特征,确定了同轴剪切强度试验中最大剪应力的出现位置.定义1kN单位荷载作用下试件内最大剪应力为剪切强度系数,在普通温度(15～60℃)条件下,剪切强度系数基本不受温度和混合料模量变化的影响,且确定剪切强度系数值为0.140MPa.kN-1.车辙试验结果表明,沥青混合料同轴剪切强度与沥青混合料高温永久变形具有较好的相关性.     

AC-13C沥青混合料劈裂疲劳损伤试验二维数值模拟

沥青混合料受非均匀性细观结构影响,其刚、强度力学特性易发生变化,为分析受细观结构影响的沥青混合料力学疲劳损伤特性,本研究从细观尺度出发,结合室内劈裂试验结果,利用有限元软件建立二维数值模型分析沥青混合料的力学与疲劳损伤特性。结果表明:在沥青混合料疲劳损伤过程中,粗集料尖角附近应力集中现象明显,疲劳损伤往往先在粗集料尖角处发生;AC-13C数值模型应充分考虑2.36 mm以上的粗集料,并在细观尺度上说明2.36 mm作为AC-13C粗细集料分界线的可行性。     

含圆孔有限厚度板的三维弹性应力场分析

通过三维有限元计算来研究含圆孔有限厚度板的圆孔边缘应力场,找出了应力集中系数与板的厚度、圆孔半径之间的关系,同时还分析了圆孔边缘的三维应力约束程度和三维应力约束区域的大小.研究结果表明:离面应力约束系数在板的中面最大,而在表面为0,三维应力约束影响区域的长度约为板厚的一半;应力集中系数沿厚度的分布是不均匀的,其最大值及位置与厚度有关;有限厚度板中面的应力集中系数及其最大值均大于平面应力或平面应变的应力集中系数;对含圆孔任意厚度板的应力集中问题,按平面应力或平面应变来考虑是不安全的;Sternberg等人对含圆孔任意厚度板的应力分布及应力集中系数的近似三维求解,仅适用于厚度较小的板,当板超过一定厚度时同样也是不安全的.     

沥青混合料试件成型形状和空隙率对APA车辙试验的影响

为研究沥青混合料试件成型形状对APA车辙试验的影响,采用2种沥青和3种级配制备了6种类型的沥青混合料,利用轮碾法和SGC旋转压实法分别制作了空隙率为4%和7%的梁式试件和圆柱体试件.对不同形状试件的力学响应进行了有限元分析,并通过室内试验研究了沥青混合料试件成型的形状和空隙率对APA车辙深度的影响.结果表明:在APA车辙试验中,梁式试件和圆柱体试件的力学响应基本一致,且采用圆柱体试件时APA车辙试验的平行性和复现性更好;采用空隙率为4%和7%的圆柱体进行APA车辙试验时,前者的复现性更优.因此,推荐APA车辙试验采用SGC旋转压实法制备的空隙率为4%的圆柱体试件.     

相同条件下大样本沥青混合料的疲劳性能

采用一个沥青混合料小梁试件大样本,在相同条件下进行了应变控制疲劳试验研究,分析了沥青混合料试件疲劳寿命、初始模量和累计耗散能的分布规律,探讨了疲劳寿命与初始模量和累计耗散能的关系,以及疲劳寿命、初始模量和累计耗散能与试件空隙率之间的关系.试验结果表明:应变控制疲劳寿命数据的离散性大;沥青混合料的疲劳寿命、累计耗散能和初始模量呈三参数W eibull分布和对数三参数W eibull分布,三参数W eibull分布可以用于分析沥青混合料的疲劳数据;相同条件下,试件的疲劳寿命与初始模量数据线性和对数线性负相关,与累积耗散能数据呈现非常良好的线性正相关,疲劳寿命对数和累积耗散能对数与空隙率负相关性较好;初始模量与空隙率的相关性不明显.文中的研究结果验证和揭示了沥青混合料的应变控制疲劳破坏规律.     

光纤Bragg光栅监测沥青混凝土应变试验

基于光纤Bragg光栅(FBG)传感原理,结合沥青混凝土路面的特点,介绍了传感器应变传感特性与设计封装结构,制作了一种用于监测沥青混凝土应变试验研究的光纤Bragg光栅传感器。通过砝码加载的方法对传感器进行标定,光纤Bragg光栅传感器的应变灵敏度系数为1.1 pm/με,封装工艺没有改变光纤光栅的应变传感特性;传感器埋入SMA-13沥青混凝土后,通过静态试验得到荷载与传感器轴向应变之间的关系为0.038 7με/N;通过ANSYS 11.0仿真传感器静态试验,得到传感器应变灵敏度修正因子η为0.928;进行了5 h动态试验,应用其监测室内车辙试验下沥青混凝土内部结构沿传感器轴向的应变,随着碾压次数的增加,轴向的应变增加。监测结果能够反映沥青混凝土内部结构应变基本变化规律,可用于沥青路面的应变监测,为道路养护决策提供了一种新方法。