第1章 绪论 1
1.1 沥青混合料的基本力学性质 1
1.1.1 黏弹塑力学行为描述 1
1.1.2 长期力学性能表征 3
1.2 沥青混合料的破坏分析 4
1.2.1 开裂分析 4
1.2.2 车辙分析 9
1.3 本书的主要内容 10
参考文献 11
第2章 基本材料实验 15
2.1 实验材料和试件 15
2.1.1 实验材料 15
2.1.2 混合料类型 17
2.1.3 试件制作 19
2.2 主要实验设备 22
2.2.1 短期力学性能实验装置 22
2.2.2 长期力学性能实验装置 22
2.2.3 单轴拉伸实验装置 24
2.3 常应变率压缩实验 24
2.3.1 实验步骤 24
2.3.2 压缩性能评价指标 25
2.3.3 典型的载荷-变形曲线 25
2.3.4 理想级配沥青混合料和AC-13C沥青混合料压缩力学性能的比较 25
2.4 常应力简单蠕变实验 26
2.4.1 实验方法和步骤 26
2.4.2 蠕变特性评价指标 27
2.4.3 典型的简单蠕变曲线 27
2.4.4 理想级配沥青混合料和AC-13C沥青混合料蠕变特性比较 27
2.5 蠕变回复实验 28
2.5.1 实验方法 28
2.5.2 典型的蠕变回复曲线 29
2.6 直接拉伸试验 30
2.6.1 实验方法 30
2.6.2 典型的沥青砂拉伸应力-应变曲线 30
2.7 长期蠕变实验 32
2.7.1 实验方法 32
2.7.2 典型的长期蠕变应变曲线 32
参考文献 33
第3章 微分和积分型的黏弹塑本构关系 34
3.1 描述材料黏弹塑性的三个基本元件 34
3.1.1 弹性元件 34
3.1.2 塑性元件 34
3.1.3 黏性元件 34
3.2 几个基本的黏弹性力学模型 35
3.2.1 Maxwell模型 35
3.2.2 Kelvin模型 35
3.2.3 Zener模型 36
3.2.4 Burgers模型 36
3.3 弹-黏弹-黏塑性本构模型 37
3.3.1 物理模型 37
3.3.2 模型1 38
3.3.3 模型2 39
3.3.4 模型3 40
3.4 弹塑-黏弹-黏塑性本构模型 40
3.4.1 物理模型 40
3.4.2 本构方程 41
3.5 修改的Schapery模型 42
3.5.1 Schapery非线性黏弹模型 42
3.5.2 修改的Schapery本构方程 43
3.5.3 数值求解方法 44
3.6 理想级配沥青混合料单轴压缩蠕变行为预测 46
3.6.1 实验设计 46
3.6.2 模型参数确定 46
3.6.3 模型预测及分析 53
参考文献 54
第4章 损伤本构关系 56
4.1 损伤的基本概念 56
4.2 基于Uzan模型的黏弹塑蠕变损伤本构模型 57
4.2.1 基本方程 57
4.2.2 参数确定 58
4.2.3 蠕变过程中的黏塑性应变和损伤演化 60
4.2.4 进一步的讨论 62
4.3 基于曹树刚模型的黏弹塑蠕变损伤本构模型 62
4.3.1 基本方程 62
4.3.2 参数确定 62
4.3.3 蠕变变形和损伤分析 63
4.4 低温下的三维弹脆性损伤本构模型 65
4.4.1 损伤本构关系 65
4.4.2 损伤演化模型 66
4.4.3 参数的确定 66
参考文献 66
第5章 随机黏弹塑性本构关系 68
5.1 基本模型 68
5.2 实验设计 70
5.3 模型参数的确定 72
5.3.1 非随机参数的确定 72
5.3.2 随机参数的确定 77
5.4 预测和验证 78
5.4.1 概率区间预测 78
5.4.2 模型验证 79
5.5 橡胶颗粒的改性分析 83
参考文献 84
第6章 长期力学性能表征 86
6.1 Cross黏弹性本构模型 86
6.1.1 基本模型 86
6.1.2 时间-温度等效原理 87
6.1.3 应力-应变率主曲线 87
6.2 Cross模型的验证 89
6.2.1 参数确定 89
6.2.2 模型验证 94
6.3 修正的Cross黏弹性本构模型 95
6.4 考虑大变形的长期力学性能表征 96
6.4.1 基本公式 96
6.4.2 参数确定 99
6.4.3 模型验证 103
6.5 配置法求解第二类Volterra积分方程 104
参考文献 108
第7章 基于细观力学方法的有效力学性质预测 110
7.1 基本方法和思路 110
7.1.1 均匀化处理 110
7.1.2 弹性-黏弹性对应性原理 111
7.1.3 研究思路 112
7.2 Eshelby等效夹杂方法 113
7.2.1 基本公式 113
7.2.2 预测与结果分析 115
7.3 自洽方法 118
7.4 广义自洽方法 119
7.5 界面效应的考虑 121
7.5.1 几种主要的界面模型 121
7.5.2 线弹簧界面模型 122
参考文献 123
第8章 开裂和车辙实验 125
8.1 实验材料 125
8.1.1 沥青 125
8.1.2 集料 125
8.2 三点弯曲实验 126
8.2.1 试件制备 126
8.2.2 实验方法 126
8.2.3 实验结果 127
8.3 半圆弯曲实验 128
8.3.1 试件制备 129
8.3.2 实验方法 129
8.3.3 实验结果 130
8.4 直接剪切实验 131
8.4.1 实验装置设计 132
8.4.2 试件制备 132
8.4.3 实验方法 133
8.4.4 实验结果 134
8.5 室内往复车辙实验 136
8.5.1 试件制备 136
8.5.2 实验步骤 137
8.5.3 实验结果 137
参考文献 139
第9章 数值建模方法 140
9.1 材料的简化 140
9.2 图像处理方法 141
9.2.1 基本方法 141
9.2.2 二维模型创建实例 142
9.3 三维随机格形模型 143
9.3.1 模型和方法 143
9.3.2 在沥青混合料有效力学性质分析中的应用 145
9.4 随机骨料生成和投放技术 145
9.4.1 骨料生成 145
9.4.2 骨料投放 147
9.4.3 实例 148
9.5 简化的随机骨料生成和投放技术 148
9.5.1 球形骨料的生成和投放 148
9.5.2 振荡过程 150
9.5.3 球形骨料向多面体骨料的转化 150
9.6 多尺度建模方法 152
参考文献 154
第10章 开裂的数值模拟 156
10.1 开裂准则 156
10.1.1 最大周向拉应力准则 156
10.1.2 法向最大接触力准则 156
10.1.3 损伤断裂准则 157
10.1.4 黏聚带模型 158
10.2 单轴拉伸断裂 159
10.2.1 二维数值模拟 159
10.2.2 三维数值模拟 163
10.3 直接剪切断裂 167
10.3.1 计算模型 167
10.3.2 在5℃下的开裂 168
10.3.3 在-20℃条件下的开裂 172
10.4 三点弯曲断裂 173
10.4.1 宏细观结合的多尺度模拟 173
10.4.2 与数字图像技术结合的离散元模拟 177
10.5 半圆弯曲断裂 180
10.5.1 计算模型 180
10.5.2 结果和讨论 180
参考文献 183
第11章 车辙的数值模拟 185
11.1 黏弹塑性材料模型 185
11.2 数值求解方法 187
11.2.1 求解方法 187
11.2.2 有限元计算格式 188
11.3 温度和轮载对车辙变形的影响分析 189
11.3.1 计算模型 189
11.3.2 计算验证 190
11.3.3 温度对车辙变形的影响 191
11.3.4 轮载对车辙变形的影响 194
参考文献 197