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沥青混和料的粘弹性疲劳本构模型的研究的开题报告标题：沥青混和料的粘弹性疲劳本构模型的研究一、研究背景与意义随着交通运输的迅速发展，道路的建设和维护成为一个国家基础设施建设的重要分支。
作为道路的重要构成部分，沥青混合料的性能对道路的耐久性和使用寿命有着至关重要的影响。
而沥青混合料在不断地受到车辆荷载、气候环境等外界条件的作用下，难免会发生各种形式的疲劳损伤，这也就需要深入研究沥青混合料的疲劳性能及其本构关系。
在目前的学术研究中，沥青混合料的疲劳本构模型是一个重要的研究内容。
通过建立具有理论基础和实际应用价值的粘弹性疲劳本构模型，可以为沥青混合料的工程设计和材料选用提供更为科学的依据。
二、研究内容和方法1. 研究内容本研究的主要内容是：（1）沥青混合料疲劳本构模型的概述和分类，并结合国内外已有的相关研究成果，总结各种模型的适用范围及优缺点；（2）通过实验测试，获取不同种类的沥青混合料在不同温度和荷载条件下的疲劳试验数据，并进行分析和处理；（3）利用基于粘弹性理论的本构模型，建立沥青混合料的粘弹性疲劳本构模型，并采用数值计算方法对其进行验证和优化。
2. 研究方法本研究采用实验测试和理论计算相结合的方法，具体步骤如下：（1）实验测试：选择不同种类的沥青混合料，分别进行疲劳试验，并测量不同温度下的弹性模量、剪切模量、疲劳寿命等指标；（2）数据分析：对实验测试数据进行分析和处理，研究沥青混合料的疲劳特性和规律；（3）本构模型建立：基于粘弹性理论，建立沥青混合料的粘弹性疲劳本构模型，并通过结合实验测试数据对模型进行优化和验证；（4）数值计算：利用已建立的本构模型，开展数值计算实验，对实验数据和计算结果进行对比分析。
三、预期成果和意义通过本研究的实验测试和理论模型建立，可以获得以下预期成果：（1）根据粘弹性理论，建立沥青混合料的粘弹性疲劳本构模型，实现对其疲劳性能的预测和分析；（2）深入研究沥青混合料的疲劳性能及其本构关系，为道路工程设计和材料选用提供科学依据；（3）积累和整理沥青混合料疲劳试验数据，为相关领域的学术研究提供参考资料。
2020年5月上Communication Field251沥青混合料疲劳损伤自愈合性能研究综述袁颖(重庆交通大学土木工程学院，重庆400074)摘要：由于沥青路面受到许多不利环境因素的影响，如冰冻日晒和车辆累积荷载，疲劳开裂是沥青路面尤其是柔性基层沥青路面的主要破坏模式之一#沥青路面的裂缝不仅影响路面平整度，甚至可能影响行车#沥青混合料疲劳自愈合性能的行的下，对混合料自愈机理、定量评价标、影响因素、自愈合性能等分析，仅#关键词:沥青混合料；自愈合机理；评价标；影响因素；中图分类号:U416.217文献标志码：A文章编号:1672-3872(2020)09-0251-01如何更好的利用沥青混合料的自愈合性能，创造一种更加智能、经济、高效的沥青混凝土路面困扰着许多学者#1沥青混合料自愈合机理沥青混合料疲劳损伤自愈合机理实质上是沥青混合料裂缝界面上的沥青分子在裂缝界面处氢键和分子范德华力形成的化学吸附的驱动下，自发降低表面能而进行的界面浸润与吸附和分子扩散从而达到裂缝修复的行为$2自愈合评价指标与测试方法目前，国内外针对沥青混合料自愈合的测试方法主要有动实验、直接拉伸试验、间接拉伸试验、四点弯曲疲劳、利用CT扫描沥青内部，的沥青混合料的、疲劳、$3自愈合的影响因素3.1沥青种类分子扩散理论，沥青疲劳开裂后愈合的原动力主要来源于裂缝界面分子范德华力和氢键形成的吸附用$沥青料自愈的一与沥青的理化学性质$3.2沥青含量黄卫东等卩]通过四点弯曲疲劳试验，比较了不同SBS沥青含的的复和疲劳复$,高沥青，高裂的沥青含，减小裂扩的沥青的损伤，高沥青的愈合$3.3空隙率加学伯克利分校的研究者[2]通过验证分析!发现空隙率与疲劳自对，种对经分处理对，从学对疲劳寿命的化速率$3.4休息时间问通过实验发现沥青混合料的自愈合行为在休息期和材料加载过程中都会发生，但两者的愈合速率明显不同，休息期对沥青混合料疲劳自愈性能的更为显著$3.5损伤程度通过间接拉伸试验,Zhang【4]指出沥青混凝土存在一个损伤临界点,在该临界点之前为损伤，损伤愈合，而在该临界点之后为宏观损伤，损伤不可愈合$3.6温度Dong Yang Wu等同将愈合定义为:高于其玻璃化转变温度作者简介：袁颖(1996—),女，重庆长寿人，硕士，研究方向：道路与铁道工时,2种相同材料的界面接触时，其边界会逐渐消失，由于界面处分子的扩散运动，会使裂缝愈合使得界面处的机械增加$该定义出温是发生愈合的一个重条件$4提高沥青混合料自愈合潜能措施4.1加入微胶囊根据Whited的思想，微胶囊可以用作沥青和沥青混凝土中的自愈合成分$在沥青混凝土中掺入胶囊是恢复沥青混凝土始性能的效之一$该的理是在环氧树脂基体中加入微囊化愈合剂(DCPD)催化化学触发剂Grubbs来实现自愈合#4.2电磁感应加热根据已有的，足够的高温可以促进沥青的快速愈合#目前提高沥青愈合温的最效方法是利用电磁感应产生的能#种是在沥青混合料中掺入导电纤维形成电磁反应，然后进行电能向热能的转换，从而高沥青混合料温度,促进沥青混合料自愈#5结语1)在影响沥青混合料自愈性的因素中:沥青种类和温度对沥青混合料自愈合能力的显著，沥青用量与沥青混合料自愈合能力呈正相关，休息时间与沥青混合料自愈合能力呈正相,与沥青混合料自愈合能力，损伤与沥青混合料的自愈合能力#2)自愈合沥青混合料具行性,而由于沥青混合料组成的复杂性与所处环境的复杂性，沥青自愈合技术需断实践和完善#参考文献：[1]黄卫东，林鹏，郑茂，等.SBS沥青混合料疲劳自愈合影响因素分析[J],建筑材料学报,2)16,19(5)：951-956.[2]University of Canifomia.Fatigue Response of Asphalt—aggregateMixes[M].Washington DC:Strategic Highway Research Pro gram,National Research Council,1994.⑶杨军,王昊鹏，廖辉•沥青混合料疲劳自愈性能关键影响因素[J].东南大学学报(自然科学版),2)16,46(1):196—2)1.[4]ZHANG Z W.Identification of Suitable Crack Growth Law forAsphalt Mixtures Using the Superpave Indifect Tensile Test[D].Gainesville:University of Flrorida,2000.[5]Wu D Y,Meure S,Solomon D.Self-healing polymeric materials:a review of recent developments[J].Progress in Polymer Sci ence,200&33(5):479—522.[6]White S R.Autonomic Healing of Polymer Composites[J].Nature,2001,409:794797.。
探讨沥青路面疲劳损伤特性一、引言沥青作为道路施工的主要材料而受到社会各界的广泛关注，同时也是我国现阶段公路施工的重要基础材料。
沥青路面由于其施工周期短、噪声小、路面平整度好等特征为应用广泛。
然而，在沥青路面施工尤其是后续使用阶段，由于公路荷载的不均衡会造成一定的疲劳损伤情况，此种情况在现阶段的施工工艺条件下不可避免；如何降低此种由于载荷而造成的疲劳损伤是国内外学者共同关注的话题。
而在研究工艺改良等有效措施的同时，探究其疲劳损伤产生的根本原因与特征是一种必要方式与前置条件。
现阶段除了较为常见的地质测绘以及质量测绘等传统手段之外，数学模拟也是探究疲劳开裂特征的一种有效手段。
在具体的研究过程中安排不同的荷载条件，对不同的疲劳损伤指标进行监控，利用综合评价的方式对特定路段可能出现的疲劳损伤进行预测具有理论与实践的双重价值。
本文在总结疲劳损伤产生的可能原因的基础上，对多维度视角下的疲劳损伤特性进行试验模拟与总结，并以此为基础提出一定的解决对策。
二、疲劳损伤的危害疲劳损伤是沥青路面最为常见的结构性病害之一，在微观上表现为由于受到不均衡的表面压强而形成的应力差异导致路面开裂或者不遵从沉降；在宏观上则表现为路面不平、开裂甚至是塌陷等病害。
此种现象在道路病害中较为常见，对于道路的使用安全与使用寿命形成严重影响。
其具体的危害主要表现为如下三个方面：第一，对道路使用体验的影响。
道路不平，尤其是规则性车辙的出现会使该道路上行使的车辆出现侧滑、偏轮、摆轮等现象。
对于车辆行使的平稳度以及后续的车内体验造成严重的影响，从直观上表现为道路驾驶体验的缺失。
第二，对道路使用安全的影响。
严重的荷载损伤会使得道路出现明显的凹陷甚至是坍塌，不仅会影响车辆轮胎的抓地性能，从而造成包括制动与刹车系统的失效，严重的形成跳车现象，进而对道路行驶车辆的安全造成隐患。
第三，对道路使用寿命的影响。
道路损伤势必会造成公路使用寿命的降低，即使通过后续的维护与保养，新加入的沥青结构由于施工的独立性无法很好的与原有沥青路面保持一致，进而使得维护效果降低。
沥青混合料的疲劳试验及其影响因素沥青混合料的疲劳试验及其影响因素摘要：疲劳特性的研究⽅法概括起来包括两种即现象学法和⼒学近似法。
应⽤现象学法主要是进⾏疲劳试验，得出疲劳寿命与施加应⼒或应变的关系。
⼒学近似法是将应⼒状态的改变作为开裂、⼏何尺⼨及边界条件、材料特性及其统计变异性的结果来考虑，并对裂缝的扩展和材料中疲劳的重分布所起的作⽤进⾏分析，从⽽它有助于⼈们认识破坏的形成和发展的机理。
关键词：沥青混合料疲劳特性现象学法⼒学近似法1 概述路⾯使⽤期间，在⽓侯环境因素和车轮荷载的重复作⽤下，损伤逐渐累积，路⾯结构强度逐渐下降，当荷载作⽤次数超过⼀定次数之后，在荷载作⽤下路⾯内产⽣的应⼒就会超过性能下降后的结构抗⼒，使路⾯出现裂纹，产⽣疲劳断裂破坏。
这是由于材料内部存在缺陷或⾮均匀性，引起应⼒集中⽽出现微裂隙，应⼒的反复作⽤使微裂隙逐渐扩展、汇合，从⽽不断减少有效的承受应⼒的⾯积，造成材料的刚度和强度逐步下降，最终在反复作⽤⼀定次数后导致破坏。
材料抵抗疲劳破坏的能⼒，可⽤达到疲劳破坏时所能经受的重复应⼒⼤⼩(或称疲劳强度)和作⽤次数(称为疲劳寿命)来表⽰。
疲劳破坏是当前沥青路⾯破坏的主要形式之⼀。
沥青路⾯的耐久性是指沥青路⾯在使⽤过程中承受各种外界因素的作⽤，其性质能保持稳定或较⼩发⽣变化的特性。
沥青混合料的抗疲劳性能是评价沥青路⾯耐久性的⼀个重要指标。
2沥青混合料的疲劳试验疲劳破坏作为沥青路⾯的三⼤破坏形式之⼀，⼈们对其试验研究⽅法给予了很⼤的关注，归纳起来可以分为四类：⼀是实际路⾯在真实⾏车荷载作⽤下的疲劳破坏试验，如美国的AASHO试验路，历时三年才完成；⼆是⾜尺路⾯结构在模拟⾏车荷载作⽤下的疲劳试验，包括环道试验和加速加载试验，如南⾮的重型车辆模拟车（HVS ）、澳⼤利亚和新西兰的加速加载设备（ALF ）、美国华盛顿州⽴⼤学的室外⼤型环道、长沙理⼯⼤学的亚洲最⼤的路⾯直道实验中⼼和重庆公路研究所的室内⼤型环道疲劳试验等；三是试板试验法；四是室内⼩型试件的疲劳试验。
沥青胶结料疲劳损伤机理研究
发表时间：2019-09-11T15:08:20.703Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年10期作者：常志慧
[导读] 本文系统阐述了疲劳损伤机理以及疲劳过程中的自愈与触变现象，对自愈合机理、自愈合评价方法以及自愈合影响因素进行了总结，疲劳的评价指标：初始模量的50%-50%G*、疲劳因子G*sinδ、耗散能变化率DR、累积耗散能比DER。
山东建筑大学山东省济南市 250100
摘要：疲劳破坏是沥青路面结构基础理论与设计的本源性问题，因此沥青及沥青混合料的疲劳损伤特性多年来一直倍受研究者们的关注和重视。
本文系统阐述了疲劳损伤机理以及疲劳过程中的自愈与触变现象，对自愈合机理、自愈合评价方法以及自愈合影响因素进行了总结，疲劳的评价指标：初始模量的50%-50%G*、疲劳因子G*sinδ、耗散能变化率DR、累积耗散能比DER。
关键词：沥青胶结料；损伤机理；触变性；自愈性
0 引言
近年来，随着交通运输事业的快速发展，交通量迅速增加，车辆轴载不断增大，重载交通日益严重，沥青路面的设计、养护和维修面临越来越严峻的考验。
路面在使用过程中，不仅受到车辆荷载的重复作用，还受到环境温度变化所产生的温度应力影响。
在应力应变反复作用下，路面材料的强度逐渐衰减。
本文基于触变性和自愈性对沥青胶结料的损伤机理进行研究。
1 疲劳损伤机理
损伤力学的发展为研究材料在重复荷载作用下的力学行为提供了新的手段。
疲劳损伤与疲劳断裂不同，通常很难像材料内部裂纹扩展那样通过精确计算加以描述，而是更加关注研究材料内部缺陷的累积和发展，及其所表现出的宏观物理力学性能的衰变。
疲劳损伤演化的程度用损伤因子D表示，损伤因子D是荷载历程的函数，称为损伤演化函数。
损伤演化本构模型是指损伤影响下的应力、应变关系。
通过损伤演化函数和无损伤影响下的本构关系，建立损伤过程中材料的本构关系。
损伤演化本构模型的优点是可以预测材料的实测性能，减少试验时间和试件数量。
郑健龙等将Burgers模型的本构关系与连续损伤演化模型二者耦合建立了沥青的粘弹性损伤本构模型[1]。
Zhu等将粘弹塑本构关系与损伤函数叠加，得出沥青混合料粘弹-粘塑性损伤本构模型，该模型可以较好描述沥青混合料三轴蠕变、三轴等应变速率压缩等加载模式下的力学行为[2]。
曾国伟在叶永等提出的粘弹塑性模型的基础上，采用有效应变指数形式的损伤演化函数，建立起了形式简单、能描述不同条件下蠕变全过程的沥青混合料蠕变损伤本构模型[3]。
Darabi 等人将粘弹、粘塑、损伤和愈合四部分的本构关系组合，建立了 VE-VP-VD-H 模型（粘弹-粘塑-损伤-愈合模型），粘弹部分基于广义 Maxwell 模型，粘塑部分依据 Perzyna提出的粘塑流动规律，损伤函数基于应变等效。
2 触变性自愈性
2.1 触变性
随着人们对沥青性能研究的不断深入，沥青的自愈性和触变性受到了越来越多的关注和重视，研究者们已经开始注意到沥青的疲劳不仅与损伤有关，而且与沥青的触变性直接相关[6，7]。
触变性可分为三种：正触变性、负触变性、复合触变性[8]。
正触变性是指在剪切外力作用下体系的粘度随时间增加而下降，静止后又恢复，即具有时间依赖性的剪切变稀现象；负触变性，又称振凝性，正好与正触变性相反，是一种具有时间依赖性的剪切变稠现象，即在外切力作用下，体系的粘度上升，静置以后又恢复的现象；复合触变性现象是发现最晚的一种触变现象，对其进行的研究也相对较少。
所谓复合触变性是指一个特定体系可先后呈现出正触变性和负触变性[9]。
单丽岩[10]将触变性引入到沥青疲劳特性的研究中，量化了触变性对疲劳过程的影响，实现了触变性从沥青疲劳全过程中的分离。
Liyan Shan[11]采用触变环法、阶跃试验法和动态模量法研究了四种沥青使用温度下的触变性；根据单一剪变率剪切试验建立了指数触变模型；根据动态模量试验建立了扩展指数模型；结合稳态剪切试验结果建立了沥青的结构动力触变模型。
Virginie Mouillet等人[12]采用哈克流变仪的锥-平板触变试验设备对沥青开展了时间扫描和应力扫描，采取正弦加载模式，以复合模量为触变性的评价指标，考察了试验温度（10～30℃）、加载频率（0.07、0.1、0.7 Hz）、加载持续时间（10～90 min）等对触变性的影响。
2.2 自愈性
包括裂纹表面能机理、裂缝表面润湿与分子扩散理论、毛细流动理论、相变理论。
模型建立了自愈合速率与表面能的关系，通过压缩蠕变试验和表面能的测量，可以预估沥青混合料的自愈合速率，揭示了裂纹自愈合的动力来自裂缝表面能的降低，但是也存在不足之处，如假设裂缝的扩展是连续的并且裂缝的扩展速率是由基于线弹性的 Paris 法则决定的。
从材料学角度来看，沥青也属于聚合物类材料，所以关于沥青裂缝自愈合机理的研究主要是借鉴聚合物材料的相关研究成果。
Kim认为高分子聚合物的自愈合过程包括：（1）表面重组；（2）表面接近；（3）润湿；（4）扩散；（5）随机重组。
在荷载间歇期，沥青的自愈合机理有两个方面：一方面是由于沥青的粘弹性性质引起的应力松弛；另一方面则是裂缝两表面的化学性愈合，沥青的化学组成及其性质会影响裂缝界面分子的扩散与重排。
3 结论
本文系统阐述了沥青胶结料及沥青混合料的疲劳特性，其主要包括沥青胶结料的疲劳损伤机理以及疲劳过程中的自愈与触变现象，对自愈合机理、自愈合评价方法以及自愈合影响因素进行了总结。
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