沥青混合料半圆弯曲试件断裂的实验和数值模拟研究

• 作 者: 陈龙
• 机 构: 华中科技大学
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 高等级公路 路面工程 沥青混合料 半圆弯曲试件 断裂力学 数值模拟

沥青路面拥有众多的优点，因而在我国高等级公路中得到广泛的使用，但随着经济的持续发展，交通运输量和载重量持续增长，导致沥青路面投入使用不久就出现了各种病害，路面开裂是主要病害之一，如何改进设计提高沥青路面的抗裂性能，对于保证道路交通安全至关重要。因此，研究沥青混合料的开裂性能和开裂机理具有重要意义。　　本文采用实验和数值模拟相结合的方法，利用半圆弯曲试件制作和加载方便的优点，研究了具有不同取向切口的沥青混合料的断裂行为和规律。主要工作包括：　　（1）开展了不同取向切口的沥青混合料半圆弯曲试件的开裂试验。结果表明，切口取向对试件载荷-位移曲线、裂纹扩展路径有重要影响。切口取向角为零时，裂纹保持近似直线的扩展趋势，而对于其他取向角，裂纹从切口尖端起裂并与预制切口间形成一个偏转角，切口取向角越大，发生的偏转角越大。　　（2）利用随机投放方法，建立了沥青混合料半圆弯曲试件的细观异质模型，分析了切口尖端的应力场分布，考察了切口取向对切口尖端应力强度因子的影响。　　（3）采用cohesive单元刻画沥青混合料的损伤和破坏过程，模拟了不同切口取向的半圆弯曲试件的开裂行为，得到了载荷-位移曲线和裂纹扩展路径，并与实验结果进行比较。进一步分析了沥青混合料的细观开裂过程，探讨了裂纹萌生与扩展机理。