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基于数字散斑相关方法的沥青混合料疲劳变形分析
发布时间:2018-10-20  期刊: 作者:李佳 指导老师:张肖宁
       沥青混合料是由沥青胶浆、骨料与空隙组成的各向异性材料,由于试验手段的局限性,传统疲劳试验中一般都将其假定为均匀的弹性体材料,因此同一种沥青混合料疲劳试件的试验结果常常呈现较大的分散性。实际上由于集料、沥青胶浆模量差异很大,不同位置处的应变并不相同,所以从细观上研究沥青混合料的疲劳变形更符合沥青混合料各向异性的特性。

       数字散斑相关方法(DSCM)是近几十年来快速兴起并得到广泛应用的一种非接触式全场光学测量方法,它通过获取加载过程中的散斑图像,分析变形前后数字图像的灰度变化来计算被测试件表面的位移场,具有方法简单、操作方便且精度满足的优点。本文将数字散斑相关方法与四点弯曲疲劳试验结合起来,从而实现对沥青混合料疲劳变形的细观分析。

       首先,文中以沥青混合料AC-16为例,分析了计算窗口大小对位移精度的影响,对图像进行拉伸处理验证了数字散斑相关方法位移计算的可靠性,并通过MATLAB软件编程实现了适用于沥青混合料中集料和胶浆的应变计算。

       其次,采用数字散斑计算软件对加载过程中的侧面散斑图像进行位移计算,可直观地观测到试件全场在不同加载时刻的位移大小和位移矢量的变化情况,并计算出集料在加载过程中的平动位移矢量变化和转动的转角大小。文中还针对疲劳试验中MTS测量竖向位移的不足,采用数字散斑相关方法对位移测量结果进行了修正。此外,对拉应变的变化速率进行计算并拟合,提出采用拉应变变化率来大致判断沥青混合料疲劳裂缝稳定扩展阶段的临界点。

       最后,根据疲劳试件底面的散斑图像,计算了开裂处与非开裂处的沥青胶浆应变随加载时间的变化曲线,分析计算了开裂处胶浆应变、非开裂处胶浆应变和整体拉应变之间的倍数关系,同时探讨了基质沥青、高模量沥青和改性沥青胶浆应变变化趋势的不同。

        关键词:沥青混合料;数字散斑相关方法;沥青胶浆;疲劳;


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