[發明專利]基于三維交聯網絡的瀝青混合料動態力學參數計算方法

有效

• 申請號: 201810038233.9
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108345716B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張磊;諶偲翔
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

一種基于三維交聯網絡的瀝青混合料動態力學參數計算方法，根據不同組分的應力應變特性建立三維的網聯模型，結合荷載試驗數據，通過對網聯模型內各單鏈結構的能量在不同應力應變荷載狀態下的參數進行擬合，獲得瀝青混合料相應的動態力學函數，進而計算確定其動態力學參數。本發明充分考慮瀝青混合料不同組分的影響，將瀝青混合料中的不同組分分別獨立建立三維的交聯網絡，以此來評估不同組分對混合料整體應力應變特性的影響。本發明通過交聯網絡的建立可從微觀結構的分子鏈能量聯系到動載作用下材料的宏觀性能表征，實現從微觀向宏觀的拓展，擬合結果更為精確。同時也相應降低了對試驗數據的依賴，試驗成本較低，適宜推廣。

技術領域

本發明涉及道路材料技術領域，尤其涉及一種針對瀝青混合料的動態力學參數的計算方法。

背景技術

瀝青混合料作為常用的道路工程材料，其實際使用中的動態力學特性通常同時包含有彈性固體和粘性流體兩者的特征。其在荷載作用下，會同時反映出彈性和粘性兩種不同機理的形變。由此，關于其粘彈特性的分析一直是瀝青混合料材料性能研究的重要內容。

作為由孔隙、瀝青、集料等組成的多相體，由于內部組成的種類差異，瀝青混合料不同組合相，其各自的性能都將影響到整體混合料的綜合的粘彈特性。

一方面，高分子聚合物瀝青，其內部分子鏈形式往往存在復雜的空間組合結構，需要對單位體元中的模型結構形式進行合理的設定；另一方面，集料作為瀝青混合料中提供強度支撐的重要組分，其使用量和體積占比都較大，其結構影響因素也是整體模型分析中不可忽視的一部分。此外，考慮到試件在成型后，由于集料自身棱角不規則，堆積嵌擠時不可避免地會形成內部孔隙。孔隙的彈性恢復情況比之瞬時反應存在一定的遲滯性，故而也需相應給予對應的模型表征。

道路工程領域對涉及動力特性的參數指標，包括儲能模量、損耗模量和損耗因子的確定，通常都可通過基于本構模型的應力應變表達式進行提取。而現有關本構模型的建立，一般采用彈簧組件對材料彈性性能進行表征，采用粘性特征則采用粘壺組件進行反映。根據不同組件的并聯或串聯等組合，現有的本構關系模型大致包括有Kelvin、Maxwell、標準固體三參數以及Burgers模型等。

但上述本構關系模型皆停留在二維平面內的應力應變分析，僅考慮瀝青混合料單一組分的受力特性，尤其，忽略了降維簡化所引入的誤差影響。由此，建立的本構模型在表征受力狀態時與實際三維空間下的受力狀況差別較大。這在研究施加動載所產生的結構動力響應時，將直接導致結果出現較大的偏差。

針對上述的偏差，本發明試圖借助材料領域空間結構模型的研究，通過建立適當的三維交聯網絡模型，以建立材料微觀結構與宏觀性能之間的關聯，由此提高對瀝青混合料動態力學參數計算的精度。

發明內容

為了解決現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于三維交聯網絡的瀝青混合料動態力學參數計算方法。

首先，為實現上述目的，提出一種基于三維交聯網絡的瀝青混合料動態力學參數計算方法，包括以下步驟：

第一步，分別為瀝青混合料內的組分建立網聯模型；分別根據不同組分的應力應變特性，確定所述組分所對應的網聯模型內各單鏈結構的本構關系(這里，單鏈結構的本構關系是計算的基礎，后續的計算中，需要結合單鏈所組成的空間結構方可進行討論)；將所述本構關系應用于該組分所對應的網聯模型中，分別獲得所述瀝青混合料內各組分的三維交聯網絡；

第二步，分別計算所述瀝青混合料內各組分的三維交聯網絡內各單鏈結構的能量U_c；其中，以下標c標記所述瀝青混合料內的具體組分；

第三步，設所述瀝青混合料內各組分的三維交聯網絡內所述單鏈結構的數目為N_c；分別根據所述瀝青混合料內各組分的三維交聯網絡內各單鏈結構的能量U_c、所述瀝青混合料內各組分體積占比V_c以及所述單鏈結構的數目N_c，計算所述瀝青混合料內全部單鏈結構的能量總和