[發明專利]一種瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法

在審

• 申請號: 201810583023.8
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108982213A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 張德育;黃子珍;王丹華;馬濤
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N33/42
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法，包括以下步驟：材料配合比參數輸入；虛擬車轍試件重構；材料微觀模型參數輸入；虛擬試驗加載環境設置；虛擬試驗監測系統設置；虛擬試驗運行；虛擬試驗數據后處理。本發明的瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法所采用的離散單元法適用于分析非連續介質材料和顆粒性材料大變形問題，尤其適用于瀝青混合料高溫性能的分析與評價，試驗結果可靠，可大幅度縮短試驗周期，降低試驗成本，解決試驗受場地、時間限制的問題，同時可對試驗過程進行回放、重復和再現，極大提高了科研與教學工作的效率。

技術領域

本發明涉及瀝青混合料虛擬試驗技術領域，特別是涉及一種瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，高速公路的建設事業突飛猛進，瀝青路面由于其施工機械化程度高、使用性能優良等特點，不僅成為我國高速公路的主要路面結構形式，也在各等級道路上得以廣泛應用。然而，近年來我國公路交通量迅速增加，并呈現重載化，車轍已成為瀝青路面主要病害之一，嚴重影響駕駛員行車安全與舒適性。基于此，國內外的道路工作者對瀝青混合料高溫性能進行了大量的研究工作，其中車轍試驗作為主要的高溫性能評價方式被廣泛采用。然而車轍試驗作為一種物理試驗，需要昂貴的試驗儀器，占用場地，耗費大量的資金，試驗周期較長，而且試驗的重復性和再現性較差，在一定程度上制約了科研與教學工作的進行。

虛擬試驗是指在計算機系統中采用軟件代替部分硬件或全部硬件來建立各種虛擬的試驗環境，使試驗者可以如同在真實的環境中一樣完成各種預定的試驗項目，使所取得的試驗效果接近或等價于在真實環境中所取得的效果。虛擬試驗技術在上世紀八十年代開始興起，在國防軍工、汽車、軌道等領域進行了大量的應用，并取得了較好的效果。虛擬試驗可以大幅度減少試驗樣品制造次數，縮短試驗周期，同時降低試驗成本。虛擬試驗技術代替真實試驗解決了試驗受場地、時間的限制，可對試驗過程進行回放、重復和再現。

目前，虛擬試驗在瀝青混合料高溫性能領域的研究中鮮有應用，如何開發出一整套簡單、快速、高效的瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法是目前亟待解決的問題。

發明內容

技術問題：為了解決瀝青混合料高溫性能評價所面臨的物理試驗儀器昂貴且占用場地、資金耗費較大、試驗周期較長以及試驗的重復性和再現性較差等缺點，本發明提出了一種瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法，該方法可以大幅度縮短試驗周期，降低試驗成本，解決試驗受場地、時間限制的問題，可對試驗過程進行回放、重復和再現。

技術方案：本發明一種瀝青混合料高溫性能虛擬車轍試驗方法包括以下步驟：

1)材料配合比參數輸入：根據瀝青混合料試驗室配合比試驗結果，得到各檔粗集料質量與空隙率，并根據集料密度計算得到各檔粗集料體積，為后續虛擬車轍試件的重構提供關鍵參數；

2)虛擬車轍試件重構：根據已得到的各檔粗集料體積、空隙率以及本次車轍試件的具體尺寸作為虛擬車轍試件重構的關鍵輸入參數，采用離散單元法生成具有目標級配與體積的粗集料，在粗集料間隙內均勻填充瀝青砂漿單元，并根據目標空隙率大小刪除對應數量的瀝青砂漿單元形成空隙結構，構建瀝青混合料虛擬車轍試件；

3)材料微觀模型參數輸入：將試驗室獲取的粗集料與瀝青砂漿的宏觀材料參數作為初始材料參數，并根據材料宏觀參數與微觀模型參數的轉化關系，將材料宏觀參數轉化為微觀模型參數；

4)虛擬試驗加載環境設置：將虛擬車轍試件的厚度尺寸與所施加目標荷載大小作為加載環境輸入參數，根據車轍試件的厚度尺寸調整虛擬加載試驗輪的位置，根據所施加目標荷載的大小，通過控制虛擬加載試驗輪上施加的豎向力的大小對虛擬車轍試件進行加載；

5)虛擬試驗監測系統設置：根據研究需求定義虛擬車轍試驗過程中需進行實時監測的指標與變量，在虛擬車轍試驗過程中進行實時監測；