瀝青混合料離散顆粒流數值模擬與方法

目錄
前言
第1章　緒論 1
1.1　離散顆粒流的發(fā)展與應用 1
1.1.1　數值計算方法與多尺度劃分 1
1.1.2　離散顆粒流基本思想 4
1.1.3　離散顆粒流的數值計算軟件 9
1.2　離散顆粒流實際工程應用可行性 11
1.2.1　離散顆粒流在巖土工程中的應用 11
1.2.2　離散顆粒流在水利工程中的應用 12
1.2.3　離散顆粒流在農業(yè)工程中的應用 14
1.2.4　離散顆粒流在道路工程中的應用 15
參考文獻 16
第2章　顆粒流程序PFC2D/3D 17
2.1　離散元方法與顆粒流程序PFC 17
2.1.1　顆粒流程序PFC的基本元素 17
2.1.2　顆粒流程序的特點與優(yōu)勢 20
2.1.3　顆粒流程序運行的計算機硬件要求 21
2.2　顆粒流程序PFC的組成與工具 22
2.2.1　PFC的工具組成 22
2.2.2　PFC的常用菜單 24
2.2.3　PFC的常用命令 26
2.2.4　PFC的文件類型 30
2.3　顆粒流程序PFC的Fish語言 32
2.3.1　Fish語言規(guī)則、變量和函數 32
2.3.2　Fish語句 35
2.3.3　Fish和PFC的關聯(lián) 37
2.3.4　PFC的幫助文檔 39
參考文獻 39
第3章　基于離散顆粒流的集料成型與級配骨架理論研究 41
3.1　集料形貌掃描及數值成型方法 41
3.1.1　AIMS骨料掃描技術 41
3.1.2　基于半徑擴大法和內部填充法的集料簡化二維形態(tài)成型方法 46
3.1.3　基于棱角度指標的集料真實二維形態(tài)成型方法 47
3.1.4　基于隨機算法的集料不規(guī)則三維形態(tài)成型方法 49
3.2　瀝青混合料二維集料骨架力學響應數值模擬分析 52
3.2.1　單一、組合粒徑集料單軸貫入試驗數值模擬 52
3.2.2　二維骨架成型方法細觀接觸力狀態(tài)分析 54
3.2.3　二維骨架成型方法計算效率對比分析 57
3.3　瀝青混合料三維集料骨架理論數值模擬分析 58
3.3.1　瀝青混合料局部骨架理論 58
3.3.2　瀝青混合料全局骨架理論 62
3.3.3　瀝青混合料級配骨架理論驗證 64
3.3.4　三維骨架級配細觀接觸力學特性分析 67
3.3.5　三維骨架級配配位數與力鏈形成機制 71
參考文獻 78
第4章　基于離散顆粒流的瀝青混合料疲勞失效研究 79
4.1　瀝青混合料數值成型方法 79
4.1.1　瀝青混合料二維數值試件級配的確定 79
4.1.2　瀝青混合料二維數值試件成型 83
4.1.3　瀝青混合料三維數值試件成型 89
4.2　瀝青混合料虛擬疲勞試驗數值模擬 93
4.2.1　疲勞損傷離散元表征 93
4.2.2　四點小梁彎*疲勞試驗數值模擬 97
4.2.3　虛擬疲勞數值試驗驗證 102
4.3　瀝青混合料細觀結構對疲勞性能的影響 106
4.3.1　集料宏觀特征影響性分析 106
4.3.2　集料細觀特征影響性分析 112
4.3.3　空隙結構特征影響性分析 118
4.4　移動荷載下瀝青路面材料疲勞特征多尺度數值模擬 121
4.4.1　移動荷載下路面結構響應分析 121
4.4.2　路面結構層模量和厚度影響性分析 131
4.4.3　路面結構層間黏結影響性分析 134
4.4.4　移動荷載大小和速度影響性分析 136
4.4.5　移動荷載間歇時間影響性分析 138
參考文獻 139
第5章　基于離散顆粒流的瀝青混合料永久變形研究 140
5.1　力學-經驗車轍預測模型 140
5.1.1　基于應力-應變的兩階段車轍預估模型 140
5.1.2　基于黏彈性回彈應變的三階段車轍預估模型 142
5.2　車轍試驗數值模擬 144
5.2.1　數值車轍試件成型與分析 144
5.2.2　數值車轍試件內部接觸力分布 148
5.2.3　虛擬車轍試件內部位移分布 151
5.2.4　粗集料空間運動軌跡變化 155
5.2.5　粗集料轉角變化 158
5.2.6　粗集料接觸狀態(tài)變化 160
5.3　瀝青混合料結構對永久變形性能的影響 161
5.3.1　集料宏觀特征影響性分析 161
5.3.2　集料細觀特征影響性分析 166
5.3.3　空隙結構特征影響性分析 172
參考文獻 178
第6章　基于離散顆粒流的膠粉改性瀝青混合料斷裂研究 179
6.1　室內斷裂試驗設計 179
6.1.1　膠粉改性瀝青斷裂試驗 179
6.1.2　膠粉改性瀝青砂漿斷裂試驗 184
6.1.3　膠粉改性瀝青混合料斷裂試驗 188
6.2　膠粉改性瀝青及混合料數值成型方法 191
6.2.1　邊緣識別分水嶺算法 191
6.2.2　膠粉顆粒隨機分布算法 194
6.2.3　本構添加與非均勻賦參 195
6.3　膠粉改性瀝青斷裂數值模擬分析 200
6.3.1　宏觀斷裂響應行為特性分析 200
6.3.2　虛擬斷裂過渡區(qū)演化分析 203
6.3.3　微裂紋擴展與膠粉增韌機制 204
6.3.4　宏觀斷裂能與微觀耗散能分析 209
6.4　膠粉改性瀝青砂漿斷裂數值模擬分析 211
6.4.1　宏觀斷裂響應行為特性分析 211
6.4.2　微裂紋擴展與膠粉增韌機制 213
6.4.3　宏觀斷裂能與微觀耗散能分析 216
6.4.4　斷口形貌與失效機制分析 218
6.5　膠粉改性瀝青混合料斷裂數值模擬分析 226
6.5.1　DC(T)數值模擬 226
6.5.2　I-FIT數值模擬 228
6.5.3　IDEAL-CT數值模擬 232
6.5.4　界面黏結強度影響性分析 235
6.5.5　空隙率影響性分析 238
參考文獻 241
第7章　基于離散顆粒流的雙層排水瀝青混合料空隙堵塞與衰變研究 242
7.1　雙層排水瀝青混合料空隙結構仿真 242
7.1.1　空隙結構提取 242
7.1.2　空隙結構分類 243
7.1.3　空隙結構指標 245
7.2　雙層排水瀝青混合料空隙結構形成數值模擬分析 248
7.2.1　空隙率與連通空隙率 248
7.2.2　公稱*大粒徑對空隙結構形成的影響 248
7.2.3　干擾粒徑集料對空隙結構形成的影響 252
7.2.4　空隙結構形成機制驗證 254
7.3　雙層排水瀝青混合料空隙結構衰變規(guī)律數值模擬分析 255
7.3.1　排水瀝青混合料車轍試驗數值模擬 255
7.3.2　室內車轍試驗對比驗證 257
7.3.3　空隙結構衰變規(guī)律 258
7.4　雙層排水瀝青路面空隙堵塞數值模擬分析 260
7.4.1　雙層排水瀝青路面結構成型 260
7.4.2　堵塞物模型構建 261
7.4.3　重力和流水作用下的空隙堵塞試驗數值模擬 263
參考文獻 268