[發明專利]一種瀝青路面動水沖刷數值試驗方法

在審

• 申請號: 201510059760.4
• 申請日: 2015-02-01
• 公開（公告）號: CN104749059A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 郭學東;孫明志;張強;曹健;陳爽;李赫;王振勇;朱凱旋
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N15/08
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種瀝青路面動水沖刷數值試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據瀝青穩定碎石混合料馬歇爾試驗配合比設計技術標準，制作尺寸為101.6mm×63.5mm，雙面擊實75次，孔隙率在3％-6％之間的馬歇爾試件三個；對馬歇爾試件進行CT成像，從表面開始每隔10mm進行一次掃描拍攝，對同一個試件進行了8次拍攝，共提取了24張圖片；

S2、分別建立三角形孔隙，四邊形孔隙，六邊形孔隙，圓形孔隙四種不同形狀的孔隙模型，在相同的車輛荷載作用下，對其孔隙內部的壓強分布進行試算，確定采用圓形孔隙模型作為基本模型，從而建立標準模型；

S3、建立力學模型，材料基本參數為：孔隙水采用普通水，密度為1000kg/m³，粘度為1.003×10³Pa·S，瀝青混合料彈性模量為1400MPa，泊松比為0.35，密度為2400kg/m³；

S4、將力學模型入口處的流速設置為0，模型內部流體的速度設置為0；計算過程采用湍流計算，在入口處需要輸入脈動動能k以及離散率ε的值；

S5、選用有限元軟件CFD-ACE++中的穩態分析，對輪載作用下瀝青路面孔隙水壓強分布，孔隙水流速、流向，空隙內粘性剪切力進行分析；

S6、對各個模型進行穩態計算，入口處根據不同車速施加初始壓力，得到計算結果，可用于分析瀝青路面內部應力，流速，粘性切應力的分布情況，以及孔隙內水對瀝青混合料的破壞過程；

S7、建立流固耦合模型，選用有限元軟件CFD-ACE+中的瞬態分析，入口處荷載按照以下公式施加：

q=qmax|sinπtT|,0≤t≤T,T=12DV,]]>

式中，T-荷載作用時間，D-單輪傳壓面當量圓直徑，V-車輛行駛速度；

分析瞬態載荷作用下瀝青路面孔隙周邊混合料應力分布，進一步研究孔隙內水對瀝青混合料的破壞過程。

2.根據權利要求1所述的一種瀝青路面動水沖刷數值試驗方法，其特征在于，所述的初始壓力的計算公式為：

p=12ρv2,]]>

式中，p為入口處輪載作用下的動水壓力，ρ為水的密度，v為車輛速度。

3.根據權利要求1所述的一種瀝青路面動水中刷數值試驗方法，其特征在于，所述的脈動動能k的計算公式為：

k=32(IU‾)2,]]>

式中，I為湍流強度，Re為雷諾數，為入口平均速度。

4.根據權利要求1所述的一種瀝青路面動水沖刷數值試驗方法，其特征在于，所述的離散率ε的計算公式為：

ϵ=Cuk3/2l,]]>

式中，Cu為常數，通常取0.09，l為湍流尺度。