基于离散元方法的沥青混合料力链演化及分布量化分析

为了研究沥青混合料内部颗粒间力链的演化及分布规律,以AC-13沥青混合料作为研究对象,利用离散元方法重构沥青混合料数字试件,模拟简单性能试验,提取试件内部颗粒间的力链信息进行力链演化、概率分布和角度分布分析。结果表明,通过比较预测结果和实测结果,基于离散元方法重构的AC-13沥青混合料细观模型用于模拟其细观力学特性是可行的。试件内部力链空间分布具有各向异性,以垂直方向的压力力链为主,承受大部分的半正弦荷载。法向力链概率分布随加载时间的变化规律基本一致,法向接触力与平均法向接触力比值f最小时,概率分布出现最大值,f=1.75时,概率分布再次达到峰值,然后逐渐减小并趋于稳定。法向力链角度分布主要位于90°和270°附近,第一、二象限的角度分布比例远大于第三、四象限,60~120°、30~150°中法向力链角度分布比例均大于70%,最小为72.733%。     

橡胶颗粒沥青混合料矿料级配的分形评价

橡胶颗粒沥青混合料集料分布具有明显的分形特征,建立了橡胶颗粒沥青混合料集料体积分形维数与沥青混合料空隙率的回归模型。验证了集料体积参数与混合料空隙率的强相关性,空隙率随着矿料级配分维值D的增加而减小。与橡胶颗粒沥青混合料对应的级配范围集料粒径分维值D范围为2.54～2.59。间断级配JAC-16适用于二重分形评价,采用二重分形计算的相关系数较高,说明该级配的实际组成与级配分形理想模型拟合的程度较高。     

沥青混合料颗粒间接触力力链及位移场细观分析

为了从细观角度分析沥青混合料内部颗粒在荷载作用下所形成的接触力力链和位移场,利用离散元方法生成5种排列形式的沥青混合料细观模型,并对5种细观结构施加0.35kN荷载,追踪了颗粒间接触力力链的分布和大小,以及颗粒所产生的位移。结果表明,3种交叉排列的结构形成各向异性的拉、压力力链,以压力力链为主,最大接触力分别为5598N、17680N、9680N,产生的X向和Y向位移基本呈左右对称分布,随深度的增加位移减小;2种非交叉排列的结构仅产生压力力链,最大接触力分别为385.6N、334.5N,产生的X向和Y向位移变化趋势与交叉排列结构类似,但位移较小。     

粘结颗粒材料双轴试验的数值模拟研究

利用离散元法数值模拟了5组试件的双轴试验,得到了粒径对弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力的影响,分析了20MPa围压条件下粒径与弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力的关系,以及6种围压与裂缝初始应力的关系,给出了5组试件荷载作用后颗粒间的接触力和颗粒位移矢量,从细观角度阐释了荷载作用下颗粒的运动模式。模拟结果表明,随着粒径的增大,弹性模量、强度和裂缝初始应力均呈减小的趋势;随着围压的增大,各粒径范围试件的裂缝初始应力呈增加的趋势,并且粒径越大的试件最大接触力和最大位移越大。     

锈蚀钢筋力学性能的试验研究

本文通过对人工气候环境下加速锈蚀的钢筋进行拉伸试验,分析了锈蚀钢筋力学性能的退化规律,并与通电加速锈蚀的钢筋力学性能进行了对比.     

考虑级配颗粒物质间接触力力链的分布概率分析

为了揭示颗粒物质间接触力力链的分布规律,选取10 mm、13 mm、16 mm、19 mm和20 mm五组粒径的刚性颗粒进行复写纸压痕试验,利用概率分析方法研究了单一粒径和考虑级配不同粒径颗粒体内部接触力力链的分布概率。研究结果表明:两种单一粒径的法向力与平均法向力比值f的分布概率呈先增大达到峰值后减小的趋势,分布概率达到峰值处所对应的f值接近1;10 mm颗粒的分布概率曲线所产生的误差较小,20 mm颗粒的分布概率曲线产生的误差相对较大;考虑级配的颗粒体,其分布概率均呈指数形式单调衰减,未出现分布概率峰值,并且强力链比例基本小于10 mm和20 mm的单一粒径颗粒体。