[發(fā)明專利]基于最優(yōu)松弛時(shí)間域的瀝青混合料Prony級數(shù)模型參數(shù)的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910155265.1
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109884288B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚憶秋;呂慧杰;孫志棋;孟安鑫;曲元魁
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N33/42
• 分類號: G01N33/42;G01N3/00;G06F30/23;G06F119/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

基于最優(yōu)松弛時(shí)間域的瀝青混合料Prony級數(shù)模型參數(shù)的確定方法，本發(fā)明屬于瀝青混合料線性黏彈性能的評價(jià)方法，它為了解決目前缺乏有效、準(zhǔn)確確定Prony級數(shù)模型參數(shù)的方法。本發(fā)明以GS模型為儲(chǔ)能模量主曲線模型，以近似Kramers?Kroning關(guān)系函數(shù)為損耗模量主曲線模型，以WLF方程為時(shí)間?溫度位移方程，得到參考溫度下的主曲線，確定松弛強(qiáng)度與松弛時(shí)間之間的關(guān)系，按照松弛時(shí)間域的中心點(diǎn)的不同設(shè)置A、B兩個(gè)試算組，計(jì)算含有不同項(xiàng)數(shù)的模型的誤差，由試算組的特征項(xiàng)數(shù)和中心點(diǎn)計(jì)算得到特征松弛時(shí)間范圍，從而確定的最優(yōu)松弛時(shí)間域。本發(fā)明在最優(yōu)松弛時(shí)間域內(nèi)基函數(shù)充分發(fā)揮作用，得到準(zhǔn)確的Prony級數(shù)表達(dá)式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于瀝青混合料線性粘彈性能的評價(jià)方法，具體涉及一種瀝青混合料Prony級數(shù)模型參數(shù)的確定方法。

背景技術(shù)

瀝青混合料是一種由瀝青、集料和外摻劑等按照一定比例組合而成的復(fù)合型粘彈性材料，在小應(yīng)變條件下，可采用線性粘彈性理論來表征瀝青混合料的力學(xué)行為。瀝青混合料線性粘彈性力學(xué)參數(shù)被廣泛應(yīng)用于瀝青混合料的損傷識別和性能評價(jià)，準(zhǔn)確測定線粘彈性力學(xué)參數(shù)對瀝青路面的研究具有非常重要的意義。廣義Maxwell模型是一種物理模型，被廣泛應(yīng)用于瀝青混合料線性粘彈性力學(xué)行為的表征，具有計(jì)算高效且模擬準(zhǔn)確的特點(diǎn)。廣義Maxwell模型所對應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為Prony級數(shù)模型。Prony級數(shù)模型中參數(shù)的準(zhǔn)確確定是利用該模型準(zhǔn)確表征瀝青混合料線性粘彈性力學(xué)行為的基礎(chǔ)。

目前，用于確定Prony級數(shù)模型參數(shù)的方法可以分為兩類，一類是直接法，另一類是連續(xù)松弛時(shí)間譜法。直接法是直接通過數(shù)據(jù)擬合的方法確定模型參數(shù)，該方法操作方便，但是存在以下幾點(diǎn)不足：(1)模型參數(shù)的解不唯一，(2)模型參數(shù)存在負(fù)值。連續(xù)松弛時(shí)間譜法是指利用連續(xù)松弛時(shí)間譜與Prony級數(shù)參數(shù)之間的關(guān)系確定模型參數(shù)，該方法所確定的模型參數(shù)均為正值，有效解決了直接法中出現(xiàn)的問題。但是在利用連續(xù)松弛時(shí)間譜法確定模型參數(shù)的過程中，需要預(yù)先設(shè)置一系列的松弛時(shí)間點(diǎn)，這些松弛時(shí)間點(diǎn)的選擇直接影響到Prony級數(shù)模型的優(yōu)劣性。目前，松弛時(shí)間點(diǎn)的設(shè)置主要是基于研究者的經(jīng)驗(yàn)判斷，缺乏統(tǒng)一的方法理論，求解結(jié)果的精度依賴于操作者的主觀判斷。針對目前確定Prony級數(shù)模型參數(shù)方法的不足，本發(fā)明提出一種基于最優(yōu)松弛時(shí)間域的瀝青混合料Prony級數(shù)模型粘彈參數(shù)的確定方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決目前缺乏有效、準(zhǔn)確確定Prony級數(shù)模型參數(shù)的方法，而提出一種基于最優(yōu)松弛時(shí)間域的瀝青混合料Prony級數(shù)模型粘彈參數(shù)的確定方法，用于研究瀝青混合料的線性粘彈性行為。

本發(fā)明基于最優(yōu)松弛時(shí)間域的瀝青混合料Prony級數(shù)模型粘彈參數(shù)的確定方法按照以下步驟實(shí)現(xiàn)：

一、對瀝青混合料試件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，得到各溫度和加載頻率下的儲(chǔ)能模量E'和損耗模量E″，然后以加載頻率為橫坐標(biāo)，以存儲(chǔ)模量為縱坐標(biāo)繪制儲(chǔ)能模量曲線，再以加載頻率為橫坐標(biāo)，以損耗模量為縱坐標(biāo)繪制損耗模量曲線；

二、以方程(1)廣義西格摩德模型(GS模型)為儲(chǔ)能模量主曲線模型，以方程(2)基于近似Kramers-Kroning關(guān)系確定的函數(shù)為損耗模量主曲線模型，以方程(3)WLF方程為時(shí)間—溫度位移方程，選取參考溫度，以方程(4)為擬合目標(biāo)誤差方程，采用EXCEL規(guī)劃求解功能模塊確定儲(chǔ)能模量主曲線模型、損耗模量主曲線模型和WLF方程的參數(shù)，從而得到參考溫度下的儲(chǔ)能模量主曲線和損耗模量主曲線，并確定模型參數(shù)；