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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明公开了一种预测沥青混合料高温蠕变变异性的方法，包括如下步骤：通过蠕变试验获得各级荷载下单轴蠕变曲线；通过分数阶蠕变损伤模型对各级荷载下单轴蠕变曲线进行拟合，获取模型参数；及建立模型参数与应力之间的预测模型；通过蠕变损伤模型，构建损伤值与损伤应变之间的统一损伤演化模型；在蠕变损伤过程中引入细观随机损伤模型，建立损伤随机演化模型，通过对试验样本分析，获取损伤演化变异范围；最后，通过预测模型和损伤演化变异范围预测任意荷载下沥青混合料高温蠕变性能变异性。本发明基于蠕变过程中变异性产生机理，引入损伤演化随机性来预测沥青混合料高温蠕变性能变异性，是一种有效实用的预测方法。

主权项：1.一种预测沥青混合料高温蠕变变异性的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，高温蠕变试验：对成型的沥青混合料在室内车辙试验的温度下进行不同荷载下的单轴蠕变试验，获取各级荷载下蠕变曲线，每组各进行三个平行试验；所述的车辙试验的温度是60℃±1℃；步骤2，分数阶蠕变损伤模型与参数的确定：通过提出的蠕变损伤模型与步骤1得到的各级荷载蠕变结果进行拟合得到沥青混合料蠕变模型参数，其中，蠕变损伤过程是由蠕变硬化过程和蠕变损伤过程组成，蠕变损伤模型表达式为： D＝1-1-ttf1v+14其中，σ0为施加荷载的大小；t为蠕变试验时间；εt、εht和εdt分别为沥青混合料蠕变总应变、蠕变硬化应变和损伤应变；α，β分别为描述蠕变硬化过程和蠕变损伤过程的Abel模型分数阶阶数；ξ1，ξ2分别为描述蠕变硬化过程和蠕变损伤过程的材料系数；D为损伤值；tf为蠕变失效时间；v为描述损伤的材料参数；步骤3，蠕变模型参数与应力关系预测模型的建立：基于步骤2得到各级荷载下的蠕变损伤模型参数，建立模型参数α，β，ξ1，ξ2分别与应力相关的预测模型；步骤4，统一损伤演化模型的建立：通过建立损伤值与损伤应变εd模型，使损伤演化模型独立于施加的荷载大小，即各级荷载下的损伤演化可以用统一模型进行描述，且该统一损伤演化模型满足Weibull分布函数；所述统一损伤演化模型的建立，具体包括如下步骤：步骤4-1，损伤值的确定：根据步骤2得到的各级荷载下蠕变失效时间tf与损伤参数v，利用公式4可以得到各级荷载下损伤值D随时间t的变化；步骤4-2，损伤应变的确定：根据公式1损伤应变可以表示为下式： 即可通过各级荷载的蠕变试验得到的蠕变曲线与步骤2获取的α，ξ1得到各级荷载下的损伤应变εd随时间的变化；步骤4-3，统一损伤演化模型的建立：通过步骤4-1和步骤4-2，可以构建各级荷载下损伤值D与损伤应变εd之间的演化模型；步骤5，损伤演化随机性的分析：损伤演化随机性的分析，包括如下步骤：步骤5-1，细观随机损伤模型的建立：蠕变损伤过程中引入细观随机损伤模型，即描述损伤的Abel微观单元模型具有随机的断裂应变，则可以得到随机损伤变量的均值与方差为： 其中，Δx为描述损伤的Abel微观单元的极限破坏应变，为服从某一概率分布随机变量；fδ；x为破坏极限应变在位置x处的一维概率分布函数密度；Fε和Fε,ε；η分别为一维分布函数和二维分布函数，η＝x1-x2定义为x1，x2的相对距离；Ht为单位跳跃函数；步骤5-2，样本集合的确定：根据步骤1～4可以得到各级荷载下的损伤值D与损伤应变εd之间关系曲线，随机选取步骤1中各级荷载下的平行试件作为样本集合；步骤5-3，随机损伤模型参数的确定：根据细观随机损伤模型，基于试验样本集合进行建模，获取随机损伤模型参数，该方法分为两个计算过程：步骤5-3-1：针对损伤应变与应变值的曲线关于损伤应变进行区间离散，并以区间中点为基点，求出该样本集合在相应点的平均值和标准差εi,μi,Vi；步骤5-3-2：采用步骤5-1的随机模型计算应变为εi时的应力均值与标准差，分别以相应的理论值与实测值差值的平方和最小为优化准则进行模型参数的识别；步骤5-4，损伤离散范围的确定：根据步骤5-3得到损伤平均值和标准差，可以给出概率意义上的损伤离散范围，即损伤在概率区间的上下限；步骤6，高温蠕变性能的预测：基于步骤5确定了损伤在概率区间的上下限，即损伤值与损伤应变的上下限关系式，根据步骤3得到的蠕变模型参数与应力关系预测模型获取任何荷载下模型参数，通过Matlab求解出损伤应变与时间的关系，最后与蠕变硬化式2叠加，从而实现在任意荷载下沥青混合料蠕变曲线的变异范围的预测。

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百度查询： 东南大学 一种预测沥青混合料高温蠕变变异性的方法