基于OverlayTester试验沥青混合料断裂参数A和n值求解方法,该文是关于沥青混合料论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
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摘 要：研究反射裂缝的扩展特性,就需要了解断裂力学里关于裂纹扩展速率的研究.即著名的Paris公式,现今工程应用裂纹扩展预估模型的基础,其形式为： fals,其中N-荷载作用次数；c-裂缝长度；ΔK-应力强度因子变化值；A、n-材料的断裂参数.本文首先简要介绍Overlay Tester试验方法；其次通过数值有限元分析软件建立Overlay Tester计算模型,分析在试验条件下,应力强度因子SIF随裂缝扩展长度c的关系；然后进行Overlay Tester试验获取荷载作用次数和单圈最大荷载的关系,结合回归所得归一化单圈最大荷载和裂纹扩展长度的关系,求得裂纹扩展长度c和荷载作用次数N的关系；对比Paris公式分析计算求取断裂参数A和n值.
关键词：反射裂缝；Overlay Tester；断裂参数A、n；Paris公式
Overlay Tester试验介绍
试验机图1.1,1.2所示.底部为两块钢板,一块位置固定,另外一块可以水平移动,模拟沥青面层以下裂缝、接缝的张开以及闭合.OT试件对称粘贴在两块铝合金板上.通过固定插销以及拧紧螺丝固定在两底板上.自开发以来,被广泛用于评估各种材料抗反射裂缝性能.
试件为长150mm,宽75mm,高38mm的圆柱形切割试件.试验试件既可以通过操作简单的室内旋转压实仪成型,也可以通过现场取芯获得.Overlay Tester是由电脑控制,电压驱动,其试验结果也能自动记录.
2）最大张开位移
在Overlay Tester中,最大张开位移是利用现行可变差异传感器（LVDTs）精确测得的.为了便于更好的评价沥青混合料的抗裂性能,不同温度需要选取不同的最大张开位移.德克萨斯州交通学会通过试验经验推选的25℃温度条件下的最大张开位移为0.625mm.
3）加载设备
试验采用电压加载,其加载力的测试传感器要求允许测量的最大荷载为25kN,精度要精确到0.01kN.
4）试验系统
整个试验的加载方式是由电脑控制,操作者由试验内容自行选择加载方式.试验结果由系统自动输出.一般加载方式采用的是重复的线性加载和卸载,Tl和Tul分别为加载和卸载时间,范围为3到60秒.示意简图1.3.
5）数据记录系统
a）试验数据记录在操作者定义的文件夹里,参数包括：时间、循环数、荷载值、开口位移.其试验数据记录的最小频率可以为0.01Hz.
b）系统同时还能通过图表的形式记录实验数据,包括时间和位移的关系和拉应力和时间的关系.
通常,OT试验采用位移控制模式,荷载作用周期选定为10s,设定一个固定的最大张开位移.时刻位移,荷载大小,温度等系统将自动记录.
二、利用ANSYS模拟Overlay Tester机理
利用ANSYS有限元分析软件,可以建立该试验方法的计算模型,分析其在实验条件下,应力强度因子SIF随裂缝扩展的变化情况.分析模型如图2.1、图2.2.
众所周知,热拌沥青混合料是一种复杂的混合材料组成,为了实际的分析研究简单起见,沥青混合料通常被假定为准弹性材料,这主要通过动态模量（E）以及泊松比（v）体现.为了得到该试验方法中应力强度因子SIF的变化趋势不失一般性,考虑到泊松比的变化对SIF的影响可以忽略,这里选定混合料的泊松比V等于0.35, 依照准弹性材料的假设,容易发现SIF和混合料的动态模量（E）以及试验过程中所控制的最大张开位移（MOD）直接相关.这里在计算应力强度因子随裂纹扩展的变化时,模型所采用的动态模量为1MPa（E等于1MP）,最大张开位移为1mm（MOD等于1mm）.计算结果如图2.3.
当然,对于任何一种动态模量和最大张开位移的组合,应力强度因子和模量大小成正比例关系,这样即可通过相对应的回归计算公式计算获取SIF和裂纹长度的关系：
从图中可以看出,应力强度因子随着裂纹的扩展,在初始阶段下降的很快,然后下降幅度变得越来越小.说明Overlay Tester能很好的模拟实际路面裂纹扩展的行为.同时,这一特性表明,裂纹扩展的初始阶段对于热拌沥青混合料的断裂性能起到了非常关键的作用.
三、计算方法介绍
一般来讲,裂缝的发展都是从微观裂纹萌生开始,微观裂纹生长和合并形成宏观裂纹,最后贯穿沥青面层.这也表明裂缝扩展的两个阶段：裂纹萌生和裂纹扩展.然而,大多数传统的裂缝扩展研究（包括MEPDG）只关注裂纹萌生阶段,扩展阶段仅通过一个所谓的转换因子获得.从现场加速加载试验以及大量数据也证实,这种裂纹扩展预估模型不能够准确预估沥青混合料裂缝扩展特性.因此,要建立全面系统的热拌沥青混合料裂缝扩展预估模型,必须综合考虑沥青混合料本身的基本属性、路面结构、交通量、环境情况和其他可能影响因素.以上众多因素中关于混合料的基本属性的评定目前还没有统一标准.因此,相比耗时的室外加速加载试验,通过一种简单的室內试验获取混合料断裂基本属性尤为重要.本文将详细介绍通过一种被称作“OT”的试验方法如何获取混合料的断裂参数A、n值.
在准弹性材料假设条件下,基于断裂力学所提出的著名Paris公式被广泛用于沥青混合料裂缝的描述.
显然,利用Paris公式获取材料断裂参数A、n值首先需要完成两步：第一,试求得SIF和裂纹扩展长度的关系；第二,求出裂纹扩展长度和荷载作用次数（循环圈数）的关系.
这里第一步可以通过ANSYS有限元分析得到SIF和裂纹扩展长度的关系.为了监测沥青混合料的裂纹扩展过程,研究工作者尝试过多种技术方法,比如最常用的裂纹箔.近来,Seo应用一种数字图像技术（DIC）来监测裂纹扩展过程,测定裂纹长度.数字图像技术采用一种非接触式、云纹干涉测定记录系统,通过数字图像技术（DIC）将试验样本和原始空白样进行比较,用来分析位移（应变）.相比其他监测方法,数字图像技术（DIC）的直观、精准等特点也决定了它成为测定沥青混合料裂纹扩展是最理想的方法之一.然而,操作上的难度,以及高额的设备运营成本也阻碍了Overlay Tester试验简单易行的初衷.庆幸的是,Jacobs和Roque等提出的“反算法”成功有效的推演了裂纹扩展特性.该方法是通过Overlay Tester试验所记录的荷载和最大张开位移来反算裂纹长度,同时,该“反算法”也需要标定检验.
结论：大学硕士与本科沥青混合料毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写冷补沥青混合料方面论文范文。
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