沥青混合料半圆弯曲试验力学特性数值分析

为了明确半圆弯曲试验(SCB)中试件厚度和直径、辊轴直径与支撑间距对试件力学响应的影响,分析内部应力随加载速率变化的规律,该文根据弹塑性力学原理,采用有限元软件ABAQUS,建立三维非线性有限元模型,对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:25 mm厚度的SGC试件对位移荷载有较好的力学响应;采用5 mm/s的加载速率、12 mm直径的辊轴能够得到较好的实验结果;SCB试验中采用马歇尔试件和旋转压实试件具有相同的力学响应特性。

非均匀性的沥青混凝土半圆弯曲试验数值仿真

利用数字图像技术对沥青胶结颗粒材料CT图像进行了处理,并在此基础上建立了考虑微观结构和非均匀性的沥青混凝土半圆弯曲试验有限元模型,通过有限元分析,初步实现了在考虑微观结构的同时,利用粗集料和胶浆的力学性能对沥青胶结颗粒材料整体力学性能进行评估。计算结果表明:非均匀性对半圆弯曲试验中拉应力分布和模量大小有显著的影响,粗颗粒含量(质量分数)对模量的影响更大;从圆柱试件切割出2个半圆试件进行半圆弯曲试验时,必须考虑离析对试验结果的影响。

基于半圆弯曲试验的高速公路沥青面层混合料抗裂性能分析

半刚性基层沥青混凝土路面的反射裂缝是行业的难题。随着通车年限的增长,自上而下的疲劳裂缝逐渐产生。文章依托宁沪高速公路江苏段实体工程,基于SCB试验,采用弯拉强度、断裂能指标评价各结构层芯样的抗裂性能,研究交通量、裂缝密集程度、裂缝形态与沥青路面各层沥青混合料抗裂性能之间的关系。结果表明:半圆弯曲试验可有效评价混合料的抗裂性能,沥青混合料的抗裂性能受沥青胶结料性能和交通荷载的影响较大。虽然不同裂缝形态路段裂缝度与抗裂性能之间并没有显著相关性,但可以通过上面层的断裂能指标对自上而下疲劳裂缝的未来发展趋势的判断提供一定的支撑。

沥青混合料半圆弯曲试验应力强度因子分析

模拟沥青混合料半圆弯曲试验,分析模型几何参数对裂缝尖端应力强度因子的影响,能够合理的确定试验的几何参数,准确评价沥青混合料抗低温开裂的性能。文章通过ANSYS模拟分析了沥青混合料半圆弯曲试件弯拉应力分布,明确了试件拉应力最大部位;基于控制变量法,利用Aashto计算方法和有限元方法研究了半圆弯曲试件几何参数(试件半径、试件厚度、支座跨度、裂缝长度)对裂缝尖端应力强度因子的影响。结果表明:半圆弯曲试件在裂缝尖端受到最大的拉应力,Aashto计算方法与有限元方法计算的裂缝应力强度因子随试件几何参数变化的趋势相同,计算结果相近,确定半圆弯曲试验试件几何参数半径为75 mm,厚度为25 mm,裂缝深度为15 mm,支座间距与试件直径比值为0.8。

基于ANSYS的带切口半圆弯曲试验参数分析

采用带切口的试件进行半圆弯曲试验(SCB)可以更好地评价存在反射裂缝的沥青路面的抗裂性能。为了明确试件厚度、切口宽度、切口深度、支座间距等试验参数对带切口SCB试件力学响应的影响,采用ANSYS建立三维有限元模型对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:当试件厚度大于50 mm时,底部拉应力趋于定值,而试件厚度太薄会导致应力集中,因此试件厚度选择为50 mm;切口处底部拉应力随着切口宽度的增加逐渐减少,基本上成线性关系,为了便于观察试验现象并考虑到切缝切割工艺,切口宽度确定为1.5 mm;切口处底部拉应力随着切口深度的增加逐渐增大,为了选择适宜的切口深度,尚需对15、20、25 mm切口深度进行试验验证;支座间距选择为试件直径的0.8倍,此时切口底部拉应力值最大。

基于半圆弯曲试验的沥青混凝土低温性能指标研究

低温抗裂性能是沥青路面最重要的路用性能之一,沥青路面材料抗裂设计需要选择合适的指标表征并量化沥青混凝土低温抗裂性能。基于断裂力学理论,采用沥青混凝土半圆弯曲试验,研究5个抗裂性能指标:应力强度因子、J积分、断裂能、柔性指数和抗裂指数以及5个指标对沥青混凝土低温抗裂性能的评价效果。对比分析这5个指标的特点,并使用统计方法分析指标的评价效果。试验结果显示:−24℃时的柔性指数值均为0;在−24℃时不同类型的沥青混凝土断裂能的变化范围为256.6~523.5 J/m^(2),而J积分的变化范围为32~−466.8 J/m^(2),断裂能的变化范围约为J积分变化范围的50%。统计结果显示:各个断裂指标的变异系数普遍高于10%;各指标−24℃时的变异系数低于0℃时的变异系数;加载速率对各个断裂指标变异性并没有明显影响;公称最大粒径为25 mm的沥青混凝土呈现出比9.5 mm的沥青混凝土更高的变异性。研究结果表明:J积分能够更好地区分具有不同特征的沥青混凝土;应力强度因子、柔性指数和抗裂指数对加载速率的敏感性高于断裂能和J积分;试验温度对5个沥青混凝土低温抗裂性能评价指标存在显著影响;柔性指数的变异性高于其他4个指标。

基于半圆弯曲试验的水泥土力学性能研究

在基坑开挖工程中,当土层为饱和软粘土、淤泥质土和砂质粉土等软弱土层时,围护结构一般会采用三轴水泥搅拌桩和水泥土重力式挡墙等形式。由于不同工程类别不同施工区域需要的承载条件不同,因此需要对相应土层土体进行室内试验,为数值计算提供准确的计算参数。文中针对不同龄期不同水泥掺量的水泥土开展半圆弯曲试验,探索了水泥土断裂能、断裂韧度等指标随龄期和水泥掺量等因素的变化规律。

沥青混合料低温开裂力学性能半圆弯曲试验分析

沥青混凝土路面结构具备稳定性高、平整性好、养护方便等优点。然而在严寒环境下,沥青路面极易产生低温开裂病害,对路面结构安全性及耐久性造成影响。对沥青路面低温开裂影响因素和沥青混合料材料组成进行分析,将不同型号沥青和集料拌和而成的沥青混合料制作成的半圆弯曲试件进行试验,得到沥青混合料低温开裂力学性能评价结果:单一沥青混合料试件开裂长度、开裂时间并不一致;试件开裂裂缝发展受粗集料的影响程度较大;同种混合料断裂能差异较小,能够更好地评价低温抗裂力学性能。

基于半圆弯曲试验的有限元模型收敛性分析

文章采用有限元方法对半圆弯曲试验(SCB)进行数值模拟,对有限元模型建立过程中所涉及到的约束条件和单元尺寸进行了收敛性分析。分析结果表明:相对于单元尺寸,约束条件对SCB试件底部拉应力的影响较大;SCB试件底部支座处约束UY和UZ方向的位移计算有限元解与理论解吻合度较高;综合考虑计算精度和运算时间,SCB模型采用2mm的单元尺寸较为适宜。

基于半圆弯曲试验的在役沥青路面抗裂性能评价方法研究

针对在役沥青路面抗裂性能评价难题,采用半圆弯曲试验方法及临界应变能指标评价其抗裂性能,基于江苏省典型高速公路现场芯样开展了35组上面层半圆弯曲试验,并通过20%和80%分位临界应变能结果提出了在役沥青路面抗裂性能三级评价标准,不同等级临界应变能分级标准分别为0.3 kJ/m2和0.7 kJ/m2。

基于半圆弯曲试验的抗车辙沥青混合料疲劳性能研究

添加抗车辙剂的混合料高温抗车辙性能改善明显,具有良好的应用前景,但对其疲劳性能研究较少。本研究针对掺加PR PLASTS抗车辙剂的AC-20C型混合料,采用半圆弯曲疲劳实验对不同抗车辙剂掺量的混合料疲劳性能进行分析。试验结果表明,掺加PR PLASTS抗车辙剂的沥青混合料的疲劳性能有所提升,综合考虑经济因素和路用性能,建议选用混合料总质量的0.4%作为最佳掺量。

基于半圆弯曲试验的沥青混合料断裂参数主曲线研究

半圆弯曲试验作为评价沥青混合料的抗裂性能的一种重要手段,其断裂试验指标随试验参数的变化规律尚未明确,限制了其在抗裂性能评价领域的进一步发展。本文通过开展不同温度以及加载速率下的半圆弯曲断裂试验,分析了温度和加载速率对弯拉强度、峰前能量、峰后能量以及峰值位移的影响,并建立了各指标与加载速率的主曲线。结果表明,在大变形乃至破坏极限条件下,温度和加载速率之间满足时温等效原理。弯拉强度和峰前能量随加载速率的变化曲线均可用Sigmoidal曲线进行拟合,在相同加载速率下,温度越低,弯拉强度和峰前能量越大;峰后能量随加载速率先增大后减小,可用分段Sigmoidal曲线进行拟合。

沥青混合料半圆弯曲试验影响因素研究

为研究几何参数对半圆弯曲试验的影响规律,确定合理的实验室半圆弯曲试验尺寸,依托某二级公路沥青混合料级配及组成设计,利用有限元软件建立半圆弯曲试验有限元模型,在此基础上采用控制变量法分析几何参数对半圆弯曲试验结果的影响。结果表明:试件半径在50~60mm时,对裂纹尖端应力强度因子影响很大,试件半径大于60mm后影响程度减小,确定的实验室半圆弯曲试件半径R=80mm,裂纹深度L、试件厚度H、支座间距与直径比值D等几何参数对应力强度因子的影响规律与半径R类似,最终确定的半圆弯曲试验几何参数为L=15mm、H=25mm、D=0.8。

基于层次分析法的沥青混合料半圆弯曲断裂试验复合参数建立研究

采用层次分析法建立了两个评价抗裂性能的复合指标,即抗开裂指数与抗裂缝指数,并通过开展不同温度以及加载速率下的半圆弯曲断裂试验,分析了温度和加载速率对参数的影响。研究结果表明,抗开裂指数表现材料的极限抗裂能力,在不同荷载和温度下呈现不同的增长速率;抗裂缝指数表现材料抵抗裂缝发展能力,该指标在5℃左右参数较大,适用温度不宜低于-10℃。另外,验证了两个复合指标与其对应的传统指标相对比具有更好的稳定性,相对标准偏差更小。

基于ANSYS的带切口沥青混合料试件半圆弯曲试验参数分析

采用带切口的试件进行半圆弯曲试验(SCB),可以更好地评价存在反射裂缝的沥青混凝土路面的抗裂性能。为了明确试件厚度、切口宽度、切口深度、支座间距等试验参数对带切口SCB试件力学响应的影响,采用ANSYS建立三维有限元模型对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:试件厚度选择50mm,切口宽度选择1.5mm较为合适;切口深度需要选择15mm、20mm、25mm等3个切口深度值再进行试验验证;支座间距为试件直径的0.8倍时,切口底部拉应力最敏感。

基于灰色理论的带切口半圆弯曲试验数值分析

采用ANSYS建立三维有限元模型对半圆弯曲试验(SCB)进行数值模拟可以更好地评价沥青混合料的抗拉强度。为了明确SCB试验参数(试件厚度、切口宽度、切口深度以及支座间距)对SCB试件底部拉应力的影响程度,利用灰关联分析方法对各参数的影响程度进行定量分析,通过回归分析得到了带切口的SCB试件底部拉应力的计算公式。结果表明:对SCB试件底部拉应力影响程度依次为支座间距>切口宽度>试件厚度>切口深度;回归公式的相对误差最大值为5.13%,公式精确度较高,满足实际工程要求。

基于半圆弯曲和间接拉伸试验的沥青混合料断裂性能研究

为揭示不同沥青混合料在中温条件下的断裂性能,文章通过半圆弯曲和间接拉伸试验对沥青混合料断裂性能展开了研究,从设计与生产的角度讨论了热拌与温拌生产工艺、结合料类型、老化等因素对沥青混合料断裂性能的影响。结果表明:半圆弯曲试验测得的临界应变能释放率(Jc)值与间接拉伸试验测得的韧性指标值(TI)具有良好的相关性;结合料类型和老化对沥青混合料断裂性能有显著影响;相对于常规沥青混合料,聚合物改性沥青混合料具有更强抗断裂性能,老化降低了沥青混合料的断裂性能,但提高了沥青混合料的强度;温拌技术对所生产的沥青混合料断裂性能无明显影响。

不同改性沥青混合料抗裂性能半圆弯曲试验研究

随着交通荷载的累积及气候恶劣的加剧,越来越多的改性沥青被用作沥青路面的胶结料,以提升沥青路面的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能及耐疲劳性能。基于此,研究选取半圆弯曲试验,对不同改性沥青混合料的抗裂性能进行了对比分析。试验结果表明:在中温条件下,硬质沥青混合料的强度明显大于高粘、高弹改性沥青混合料;相同级配条件下,高粘、高弹改性沥青混合料在裂缝扩展阶段的变形能力优于硬质沥青混合料,硬质沥青混合料抵抗裂缝产生的性能优于高粘、高弹改性沥青混合料。希望该试验结果可为同类工程中沥青材料的选用提供参考。

沥青混合料的半圆弯拉与小梁三点弯拉对比试验

通过沥青混合料的半圆弯拉与小梁三点弯拉试验,分别得到了在2种试验方法下的沥青混合料力学强度、断裂韧性和疲劳寿命.结果表明沥青混合料的半圆弯拉强度与小梁三点弯拉强度比近似等于1;半圆弯拉试验得到的断裂韧度和延性断裂韧度比小梁三点弯拉试验得到的都要大;半圆弯拉疲劳试验得到的疲劳寿命比小梁三点弯拉疲劳试验得到的小.同时依据变异系数,表明半圆弯拉试验的变异性最小.因此,用半圆弯拉试验表征沥青混合料的力学特性比小梁三点弯拉试验较优越.

沥青混合料半圆弯曲低温断裂-愈合特性

采用半圆弯曲(SCB)试验评价了不同级配沥青混合料在低温环境中产生宏观开裂后的自愈合性能。在0℃时将带有切缝的AC-13,SMA-13,AC-20混合料半圆试件进行SCB断裂-愈合-断裂试验。根据试验结果计算获得了半圆试件宏观开裂的临界荷载、临界断裂能和J积分断裂韧度,并将愈合后和愈合前的临界荷载比、临界断裂能比和J积分断裂韧度比定义为沥青混合料自愈合指数,用其量化分析沥青混合料的自愈合性能。研究结果表明:采用SCB试验可以评价沥青混合料的宏观开裂自愈合性能,在0℃时发生宏观开裂的沥青混合料在一定环境中能发生自愈合,如在100℃环境中愈合8 h后,愈合指数超过50%;愈合指数随温度和时间的增加而增加,但存在一个有效愈合期,超过该愈合期后,提高温度和延长时间对愈合能力无显著提高,在愈合时间8 h时,有效愈合温度宜为60℃,在愈合温度为60℃时,有效愈合时间宜为8 h;相同条件下,混合料开裂程度越大,愈合能力越低;沥青混合料自愈合性能除了与沥青用量有关,还受混合料级配矿料粒径大小的影响,本研究中沥青混合料愈合能力大小顺序为:AC-13>SMA-13>AC-20。