[發(fā)明專利]基于MTS加載的瀝青混合料疲勞測試單元

在審

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• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105738231A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董澤蛟;周濤;肖峰;欒海
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38;G01N1/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于MTS加載的瀝青混合料疲勞壽命測試的模具單元。

背景技術(shù)

隨著公路交通量日益增加，汽車軸重不斷增大，汽車對路面的破壞作用變得越來越明顯。路面使用期間經(jīng)受車輪荷載的反復(fù)作用，長期處于應(yīng)力應(yīng)變交迭變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強度逐漸下降。當(dāng)荷載重復(fù)作用超過一定次數(shù)后，在荷載作用下路面內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力就會超過強度下降后的結(jié)構(gòu)抗力，使路面出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生疲勞斷裂破壞。

目前的瀝青混合料疲勞試驗方法主要分為足尺寸試驗，大尺寸結(jié)構(gòu)試驗和室內(nèi)小尺寸試驗，一般有重復(fù)彎曲試驗，直接拉伸試驗，間接拉伸疲勞試驗，消散能方法，斷裂力學(xué)方法，重復(fù)拉伸或拉壓疲勞試驗，重復(fù)三軸拉伸試驗，彈性基礎(chǔ)上的重復(fù)彎曲試驗，室內(nèi)輪轍試驗，現(xiàn)場輪載試驗。以上試驗方法雖然可以在一定范圍內(nèi)模擬瀝青路面的疲勞破壞，但均有各自的不足之處，如彎曲梁拉伸試驗，受力狀態(tài)與實際路面結(jié)構(gòu)有較大的差別，操作時間長；梯形懸臂梁試驗的試件尺寸切割難度較大；直接拉伸試驗的試驗溫度僅有10℃，不適用于實際路面服役時所處的溫度狀態(tài)；重復(fù)拉伸試驗或拉壓疲勞試驗費時，成本高，需專門設(shè)備；室內(nèi)輪轍試驗雖能較好的模擬現(xiàn)場情況，但低勁度瀝青混合料受車轍影響。最重要的一點是現(xiàn)有的瀝青混合料疲勞試驗方法均是對路面服役時受力狀態(tài)的單一方面模擬，因此，現(xiàn)急需一種與實際瀝青路面疲勞破壞相吻合，且方法簡便、省力節(jié)時的試驗方法和相應(yīng)模具。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有瀝青混合料疲勞試驗方法的實驗周期長，模擬的受力狀態(tài)與實際瀝青路面疲勞破壞不一致的問題，而提供一種基于MTS加載的瀝青混合料疲勞測試單元。

本發(fā)明基于MTS加載的瀝青混合料疲勞測試單元包括待測餅狀瀝青混合料試件、結(jié)構(gòu)相同的第一半圓模具和第二半圓模具，第一半圓形模具是沿半圓形底板的圓弧邊沿設(shè)置有半圓圍壁，在半圓形底板開有預(yù)留孔，在半圓圍壁中部開有凹槽，凹槽的寬度等于待測餅狀瀝青混合料試件的高度，凹槽的上約束凸緣和下約束凸緣與待測餅狀瀝青混合料試件的邊緣相接觸，在半圓圍壁兩側(cè)開放端的外壁上分別設(shè)置有連接板，在每個連接板上開有螺栓孔，第一半圓模具和第二半圓模具通過連接板上的螺栓孔對齊并使用螺栓連接，在待測餅狀瀝青混合料試件上表面的中心粘結(jié)有與傳力桿下端相連接的粘接片，在待測餅狀瀝青混合料試件下表面的中心粘貼有應(yīng)變片，與應(yīng)變片連接的線纜從預(yù)留孔穿出。

本發(fā)明將待測餅狀瀝青混合料試件上表面的傳力桿與MTS加載裝置的傳動桿連接并固定，與應(yīng)變片連接的線纜與計算機系統(tǒng)相連接，調(diào)整加載系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)定目標(biāo)應(yīng)變值，施加偏正弦荷載，根據(jù)不同應(yīng)變水平及其對應(yīng)的疲勞試驗次數(shù)擬合疲勞曲線，從而計算出待測餅狀瀝青混合料試件的疲勞壽命。

本發(fā)明基于MTS加載的瀝青混合料疲勞測試單元包含以下優(yōu)點：

1、試驗所用待測餅狀瀝青混合料試件既可以室內(nèi)制作，也可現(xiàn)場取芯得到，且試件尺寸切割相比傳統(tǒng)的小梁試件更加容易，一個旋轉(zhuǎn)壓實試件或一個現(xiàn)場取芯試件可制作多個試驗試件；

2、利用MTS進行加載疲勞試驗，而不必像現(xiàn)在大多數(shù)疲勞試驗需要UTM等昂貴設(shè)備，也不需要額外購買其他設(shè)備，大大降低了試驗成本；

3、試件受力狀態(tài)為混合料層底部受彎拉，與真實路面在車輛荷載作用下瀝青層底受重復(fù)彎拉作用而產(chǎn)生疲勞破壞的模式相吻合；

4、綜合了目前廣泛使用的小梁四點彎曲疲勞試驗優(yōu)勢，能更準(zhǔn)確地評價瀝青混合料的疲勞性能。

附圖說明

圖1為夾持有待測餅狀瀝青混合料試件的第一半圓模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為待測餅狀瀝青混合料試件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為夾持有待測餅狀瀝青混合料試件的第一半圓模具的主視圖；

圖4為基于MTS加載的瀝青混合料疲勞測試單元的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例一在試驗溫度為15℃，荷載頻率為10Hz的條件下不同應(yīng)變水平對應(yīng)的試驗次數(shù)曲線圖，其中1—300微應(yīng)變，2—380微應(yīng)變，3—450微應(yīng)變，4—520微應(yīng)變，5—600微應(yīng)變；

圖6為實施例一得到的疲勞方程曲線圖。

具體實施方式