文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
基于沥青混合料集料形态的骨架组构敏感性研究
姓名:刘小燕
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:陆阳
20100401
摘要坎码驸大于圆球状卵石的比■ⅲ晃蘼勰囊恢旨负涡巫矗ヒ环肿榱>洞旨系谋柔荀瑁西南交通大学硕士研究生学位论文第沥青混合料是一种典型的弹、粘、塑性综合体,在不同的温度范围内,表现出不同的形态,其力学性质除了受外在状态变量的影响外,还受材料的内在变量的影响。沥青混合料中绝大部分为集料,约占沥青混合料体积的%,集料颗粒之间会产生嵌挤、摩擦作用,因此集料颗粒的几何形态、它们之间的微观相互作用等对沥青混合料的力学性质有很大影响。鉴于此,本文以椭球体作为粗集料颗粒形状,对椭球粒子的几何表示、椭球粒子间、椭球粒子与边界间的接触判定方法、接触点与接触叠合量的计算、粒子的邻居元搜索算法、粒子的堆积方式以及一元六次多项式方程的求解进行了详细的描述,建立了三维椭球粗集料颗粒的随机集成模型,并在平台上,实现了基于几何势能法的集料随机堆积计算程序的开发。利用本文开发的数值模型模拟单一粒径和双粒径混合椭球粒子的随机堆积过程。以空隙率和配位数这两个表征堆积结构特性的重要参数为研究指标,分析粒子几何形态球度纵横比捅呓缣跫缘ヒ涣>读W佣鸦峁沟挠跋欤致哿烁髁>读W拥奶寤量,粒径相对大小以及粒子几何形态对双粒径混合粒子堆积结构的影响。模拟结果表明:相对边界尺度W拥绷堪刖队肓⒎教迦萜鞅叱ぶ对堆积密度与配位数影响显著,且其均随着相对边界尺度的减小而增大;三维尺寸越接近,颗粒堆积越密实;散体颗粒的平均配位数与其对应的密实度随着纵横比的变化趋势较为一致,均随着椭球体纵横比的增加而减小。对于双粒径组成混合料,随着小粒径粒子体积分数增加,混合料空隙率减小,但当其体积分数超过约%后,空隙率反而增大,小粒子间、大粒子与小粒子间接触的分类平均配位数增大,而小粒子与大粒子间、大粒子间接触的分类平均配位数减小,小粒子或大粒子分量平均配位数均增大,且大粒径分量配位数增幅更大;随着大小粒径比值的增大,混合料空隙率逐渐减小,大粒子的分量平均配位数增大,而小粒子的分量平均配位数并没有较大的变化;纵横比越小,混合料堆积越密实,分量平均配位数越大。为验证数值模型的可靠性,本文还进行了室内试验,以圆球状和椭球状卵石为粗集料,测试了集料颗粒几何形状对骨架结构坎■┑挠跋臁J匝榻峁砻鳎和智蜃绰咽较大;不同颗粒形状的组合会导致三种同样级配的职■;不同级配会导致同一几何形状组合的笮》⑸浠S纱丝杉的D庥胧夷谑验结果吻合较好。关键词:沥青混合料;集料几何形态;随机集成模型;数值模拟;堆积密度;配位数
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学位论文作者签名:曩把日期:劲⋯弘·槐C躣,使用本授权书。指导老师签名:峙西南交通大学学位论文版权使用授权书·本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于C芸冢年解密后适用本授权书;朐谝陨戏娇蚰诖颉按纭日期:.跟
日期:劢⋯从印学位论文作者签名:蛔寻毫西南交通大学硕士学位论文主要工作毕声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下:目前有关沥青混合料微观结构特性的研究往往忽略了对占沥青混合料绝大多数的集料进行系统的分析与研究,而集料的几何形状,级配等特性对沥青混合料的力学性能起着关键性作用,不容忽视。而且业已进行的离散元模型即使考虑了集料这些特性,但大多数是简单的二维圆盘单元或三维圆球体单元,与实际颗粒形状差别很大。鉴于此,本文采用蒙特卡罗法,从空间几何入手,不进行力学求解但考虑重力影响将复杂的力学问题简化为几何稳定问题,建立集料颗粒形状为椭球体的随机堆积空间分布模型,在平台上,实现集料随机堆积计算程序的开发。通过随机堆积模型分别模拟单一粒径和双粒径混合椭球粒子的随机堆积过程,并以表征堆积结构特性的重要参数空隙率和配位数为评价指标,采用虚拟试验方法,分析了堆积体随不同粒径粒子的体积百分比、粒径比和粒子形态乔蚨茸莺岜的变化趋势;同时,结合室内试验并对比已有文献,验证了数值模拟结果,为沥青混合料骨架结构数值试验方法的研究提供了技术储备。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他