沥青混合料低温抗裂性能分析及断裂过程模拟

为了分析沥青混合料材料参数对低温抗裂性能的影响,选取不同混合料类型、沥青种类、老化程度及再生料(RAP)含量为变量,应用圆盘拉伸试验(DCT)进行温度为-12℃下的沥青混合料断裂试验,选取断裂应变容限值为评价指标,研究不同因素对沥青混合料低温性能的影响。采用内聚力模型对DCT试验全过程进行模拟,探究混合料的裂纹扩展及损失规律,并与试验过的结果进行比较。研究表明:RAP掺量及沥青的老化均对沥青混合料的低温性能不利,而混合料的种类对低温性能的影响不明确,但空隙率较大的沥青混合料的试验结果有较大的变异性,使用改性沥青会对低温性能的提升有正面影响。数值模拟分析表明,DCT试验可分为5个阶段,即初始加载、试件损伤、裂缝产生、裂缝扩展、试件完全破裂,且数值模拟结果与试验结果基本吻合,可作为一种分析手段模拟沥青混合料断裂损伤行为,降低试验消耗。

再生沥青混合料的低温及中温抗裂性能分析

为研究废旧沥青路面材料(RAP)对热拌再生沥青混合料抗裂性能的影响,分别采用圆盘拉伸试验(DCT)和疲劳拉伸试验对再生沥青混合料的低温抗裂性及中温抗疲劳性能进行了试验研究。首先,采用DCT试验对再生沥青混合料试件进行了断裂试验,并采用韧性指数(Toughness Index)对再生沥青混合料的低温抗裂性能进行评价;其次,采用拉伸试验对再生沥青混合料进行了单轴拉伸疲劳试验,并通过简化的粘弹性连续损伤模型(S-VECD),确定了不同再生沥青混合料的损伤特征曲线(DCC),和基于能量的疲劳失效标准与疲劳加载次数之间的关系(GR-Nf),对不同再生沥青混合料的抗疲劳性能进行了研究。综合两种试验结果表明,随着RAP含量的增加,沥青混合料的低温抗裂性能及中温抗疲劳性能均有不同程度的降低,在实际应用中应加以控制。

简化扩展有限元法精度的验证及在DCT试验中的应用

在扩展有限元方法(XFEM)和相互作用积分的基础上,建立了不含裂尖增强函数的简化XFEM法.并通过该方法计算了经典算例的应力强度因子,与传统的J积分方法和应力强度因子手册中的解析解进行了对比分析.结果表明,简化XFEM法与传统的J积分法相比,其精度更高且不需划分过密的网格.之后,采用简化XFEM法对沥青混合料圆盘拉伸试验(DCT)进行了数值模拟分析,通过与室内试验对比发现,简化XFEM法模拟的裂纹扩展路径和试验结果接近,并有助于分析试验过程中的断裂机理.该简化XFEM法能为非均质材料等更复杂问题断裂模拟提供新的解决思路.