[發(fā)明專(zhuān)利]一種瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810583023.8
• 申請(qǐng)日: 2018-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108982213A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張德育;黃子珍;王丹華;馬濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N33/42
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)材料配合比參數(shù)輸入：根據(jù)瀝青混合料試驗(yàn)室配合比試驗(yàn)結(jié)果，得到各檔粗集料質(zhì)量與空隙率，并根據(jù)集料密度計(jì)算得到各檔粗集料體積，為后續(xù)虛擬車(chē)轍試件的重構(gòu)提供關(guān)鍵參數(shù)；

2)虛擬車(chē)轍試件重構(gòu)：根據(jù)已得到的各檔粗集料體積、空隙率以及本次車(chē)轍試件的具體尺寸作為虛擬車(chē)轍試件重構(gòu)的關(guān)鍵輸入?yún)?shù)，采用離散單元法生成具有目標(biāo)級(jí)配與體積的粗集料，在粗集料間隙內(nèi)均勻填充瀝青砂漿單元，并根據(jù)目標(biāo)空隙率大小刪除對(duì)應(yīng)數(shù)量的瀝青砂漿單元形成空隙結(jié)構(gòu)，構(gòu)建瀝青混合料車(chē)轍試件尺寸空間；

3)材料微觀模型參數(shù)輸入：將試驗(yàn)室獲取的粗集料與瀝青砂漿的宏觀材料參數(shù)作為初始材料參數(shù)，并根據(jù)粗集料材料宏觀參數(shù)與微觀模型參數(shù)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將材料宏觀參數(shù)轉(zhuǎn)化為微觀模型參數(shù)；

4)虛擬試驗(yàn)加載環(huán)境設(shè)置：將虛擬車(chē)轍試件的厚度尺寸與所施加目標(biāo)荷載大小作為加載環(huán)境輸入?yún)?shù)，根據(jù)車(chē)轍試件的厚度尺寸調(diào)整虛擬加載試驗(yàn)輪的位置，根據(jù)所施加目標(biāo)荷載的大小，通過(guò)控制虛擬加載試驗(yàn)輪上施加的豎向力的大小對(duì)虛擬車(chē)轍試件進(jìn)行加載；

5)虛擬試驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置：根據(jù)研究需求定義虛擬車(chē)轍試驗(yàn)過(guò)程中需進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)與變量，在虛擬車(chē)轍試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

6)虛擬試驗(yàn)運(yùn)行：待上述準(zhǔn)備工作完成后，運(yùn)行虛擬車(chē)轍試驗(yàn)，并在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)所需監(jiān)測(cè)的各指標(biāo)與變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行及時(shí)分析與處理；

7)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)后處理：虛擬試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)研究需求對(duì)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，得到虛擬試驗(yàn)過(guò)程中試件的外部幾何形態(tài)與內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)的變化圖像以及所需指標(biāo)與變量的變化曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的步驟2)中，所述瀝青混合料車(chē)轍試件尺寸空間采用300mm×300mm×(50～100)mm的“墻”構(gòu)建，粗集料從構(gòu)建的具有真實(shí)形態(tài)特征的粗集料三維顆粒庫(kù)中進(jìn)行調(diào)取，投放后進(jìn)行粗集料級(jí)配與體積分?jǐn)?shù)的校核，各檔粗集料投放數(shù)量由瀝青混合料的目標(biāo)級(jí)配、油石比及空隙率進(jìn)行反算，瀝青砂漿單元尺寸均一且直徑≤2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有真實(shí)形態(tài)特征的粗集料三維顆粒庫(kù)，其特征在于，具有真實(shí)形態(tài)特征的粗集料三維顆粒庫(kù)構(gòu)建步驟如下：1)粗集料顆粒庫(kù)樣本選取：根據(jù)粗集料的棱角度、紋理、以及扁平率等真實(shí)形態(tài)特征將粗集料進(jìn)行系統(tǒng)分類(lèi)，并對(duì)不同類(lèi)別的粗集料選取具有代表性的粗集料顆粒并進(jìn)行CT掃描，獲取粗集料顆粒三維表面輪廓像素點(diǎn)的坐標(biāo)、直徑以及粗集料顆粒體積的信息；2)粗集料顆粒庫(kù)構(gòu)建：對(duì)獲取的信息存儲(chǔ)在單獨(dú)的文本文件中，該文本文件所存儲(chǔ)的信息代表顆粒庫(kù)中的該粗集料顆粒；對(duì)CT掃描的每一個(gè)粗集料均單獨(dú)建立一個(gè)文本文件，大量的文本文件則構(gòu)成了粗集料三維顆粒庫(kù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的步驟3)中，粗集料的宏觀材料參數(shù)包括彈性模量與滑移系數(shù)，瀝青砂漿的宏觀材料參數(shù)包括不同溫度條件下的宏觀博格斯模型參數(shù)、抗拉與抗剪強(qiáng)度；在微觀接觸模型中，采用接觸粘結(jié)模型或平行粘結(jié)模型、微觀伯格斯接觸模型表征瀝青砂漿內(nèi)部單元之間及瀝青砂漿與集料之間的粘彈性接觸行為，采用線性接觸剛度模型表征集料內(nèi)部單元的接觸行為，采用線性接觸剛度模型和滑動(dòng)模型表征集料之間的接觸行為。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的步驟4)中，所述虛擬加載試驗(yàn)輪采用離散單元構(gòu)成的“聚粒”構(gòu)建虛擬加載試驗(yàn)輪，并對(duì)其施加豎向力以模擬所需的實(shí)際荷載；采用“FISH”用戶(hù)子程序，對(duì)虛擬試驗(yàn)輪施加與真實(shí)車(chē)轍試驗(yàn)輪相同的運(yùn)行速度，實(shí)時(shí)監(jiān)控虛擬試驗(yàn)輪的位移，以實(shí)現(xiàn)虛擬試驗(yàn)輪在虛擬車(chē)轍試件表面中間的范圍內(nèi)往返加載。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青混合料高溫性能虛擬車(chē)轍試驗(yàn)方法，其特征在于，所述的步驟5)中，所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是實(shí)時(shí)記錄虛擬試驗(yàn)過(guò)程中的車(chē)轍變形量，同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)虛擬試件內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)的位移、接觸點(diǎn)位置與數(shù)量、接觸力、應(yīng)力及應(yīng)變的變化。