[發(fā)明專利]三維應力狀態(tài)下瀝青混合料疲勞特性溫度相關(guān)性表征方法

在審

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• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110286045A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂松濤;樊喜雁;夏誠東;陳東;張芳超;鄭健龍
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/36
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

1.三維應力狀態(tài)下瀝青混合料疲勞特性溫度相關(guān)性表征方法，其特征在于：具體表征方法如下：

S1、基于三維應力狀態(tài)建立強度屈服面模型；

S1.1、建立三維應力狀態(tài)下瀝青路面材料的破壞準則，通過物體內(nèi)一點作出無數(shù)個不同取向的截面，其中選出三個互相垂直的截面，用這三個截面表達某點上的應力，即此點的應力狀態(tài)，根據(jù)三個主應力軸上的應力值，將應力狀態(tài)分為三維應力狀態(tài)、二維應力狀態(tài)和單向應力狀態(tài)；

S1.2、基于八面體剪應力強度理論，將材料破壞時的任意應力狀態(tài)用應力空間中的一個點唯一地表征，材料破壞時所有的應力狀態(tài)構(gòu)成應力空間中的一個連續(xù)曲面，該曲面為材料的強度屈服面，在強度屈服面中，建立主應力空間坐標，生成強度屈服面模型；

在強度屈服面模型中，通過主應力軸在等傾面上的投影，確定σ₁’、σ₂’、σ₃’軸，然后經(jīng)坐標原點與σ₁’、σ₂’、σ₃’軸確定等傾線；

在強度屈服面模型中，將應力空間中任意應力矢在等傾線上的投影用八面體正應力表示；將應力矢在等傾面上的投影用八面體剪應力表示；將應力矢方向用羅德角表示；

在強度屈服面模型中，不同靜水壓力下拉伸的屈服點合集形成拉子午線，不同靜水壓力下壓縮的屈服點合集形成壓子午線，某一靜水壓力下所有不同應力狀態(tài)下屈服點合集形成破壞包絡線，破壞包絡線包括不同應力狀態(tài)；最后在不同應力狀態(tài)的強度屈服面模型中找到將不同應力狀態(tài)下疲勞特性歸一的方法；

S1.2.3、利用Tresca屈服條件和Mises屈服條件，確認瀝青混合料的屈服面與破壞面區(qū)別不大，得到的屈服準則值代表瀝青混合料的破壞程度；

S2、建立瀝青混合料屈服面響應函數(shù)；

利用屈服面的響應函數(shù)描述土工材料和瀝青混合料在靜水應力下的塑性響應；

S3、不同應力狀態(tài)下疲勞應力路徑的確定；

在不同應力狀態(tài)下進行疲勞試驗，在應力控制模式下以初始應力水平作為疲勞峰值，不同應力狀態(tài)下疲勞試驗的初始點在不同加載速率下強度屈服面中用坐標表示，不同加載次數(shù)下的應力狀態(tài)點形成疲勞軌跡線，即疲勞應力路徑，然后對不同應力狀態(tài)下疲勞過程始終點進行線性擬合，建立三維應力狀態(tài)下的疲勞模型；

S4、基于屈服準則思想的疲勞特性分析新方法；

采用屈服準則思想，利用不同應力狀態(tài)下強度屈服面和不同應力狀態(tài)下疲勞應力路徑，結(jié)合溫度對疲勞壽命的影響，通過溫度對疲勞模型進行修正，得到一種三維應力狀態(tài)下瀝青混合料疲勞特性的溫度相關(guān)性表達方法，具體為：

軌跡線上初始狀態(tài)點C到破壞狀態(tài)點D的距離即CD的長短表征了其抗疲勞破壞的能力，CD越長，其抗疲勞能力越強，此時用OC與OD的長度之比來表征其抗疲勞破壞的能力，即：

另一方面，破壞點D點的縱坐標即剪應力強度表征了在對應疲勞試驗條件下，材料或結(jié)構(gòu)所具有的抗破壞的能力，對于確定的屈服面條件，即剪應力強度一定的情況下，疲勞試驗時的初始剪應力強度越小，其抗疲勞性能越強，此時用C點與D點的縱坐標之比來表征其抗疲勞破壞的能力，即：

從以上分析可以看出，兩式均具有明確的力學物理意義，二者的數(shù)值大小也是相等的，即：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維應力狀態(tài)下瀝青混合料疲勞特性溫度相關(guān)性表征方法，其特征在于：所述步驟S1.1中，作出的截面上只有正應力作用，剪應力等于零，且三維應力狀態(tài)為三個主應力不等且都不等于零的應力狀態(tài)；二維應力狀態(tài)為三個主應力中只有一個主應力等于零的應力狀態(tài)，單向應力狀態(tài)為三個主應力中有兩個主應力等于零的應力狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維應力狀態(tài)下瀝青混合料疲勞特性溫度相關(guān)性表征方法，其特征在于：所述步驟S1.2中，對于各向同性材料，三維應力狀態(tài)強度屈服面只與內(nèi)部材料、密度和空隙率相關(guān)，外因與溫度、氣壓和加載速率相關(guān)。