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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138

3.3.3 模型239

3.3.4 模型340

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