[發明專利]一種精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法

在審

• 申請號: 202111240947.6
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113962168A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 栗培龍;宿金菲;孫勝飛;宋法寬;馬云飛;程劉達;解璇
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F111/12;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，利用PFC3D仿真模擬軟件，根據真實瀝青混合料的級配調用預先建立的粗集料模型庫，生成虛擬瀝青混合料中的粗集料；采用半徑為0.7mm的球體單元模擬瀝青混合料中的瀝青砂漿和空隙，最終獲得虛擬瀝青混合料；

步驟S2，利用PFC3D仿真模擬軟件導入虛擬瀝青混合料，進行粗集料虛擬單軸貫入試驗，并對真實瀝青混合料進行單軸貫入試驗，對比兩個試驗結果，確定礦料表面的摩擦系數；

步驟S3，在PFC3D仿真模擬軟件中，在瀝青砂漿間設置Burgers模型；

步驟S4，利用SPT試驗儀對真實瀝青混合料開展瀝青砂漿動態模量試驗，來確定PFC3D仿真模擬軟件中的Burgers模型參數；

步驟S5，在PFC3D仿真模擬軟件中，建立瀝青混合料三維動態離散元壓實模型。

2.根據權利要求1所述的精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法，其特征在于，步驟S1中，預先建立的粗集料模型庫，具體的，使用藍光三維掃描儀采集粒徑4.75mm～9.5mm集料的三維輪廓信息，將三維輪廓信息數據導入Geomagic Studio逆向工程軟件生成真實集料的三維殼體結構，并保存為立體光刻(STL)文件；利用PFC3D仿真模擬軟件中的bubble pack算法，用球體(pebble)填充集料的三維殼體結構，從而生成剛性簇(clump)模擬2.36mm以上的集料顆粒；決定填充球體的數量的radio和distance取值分別為0.3和150。

3.根據權利要求1所述的精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法，其特征在于，步驟S2中的粗集料虛擬單軸貫入試驗，具體的，利用PFC3D仿真模擬軟件，在虛擬瀝青混合料的集料之間設置接觸剛度滑移模型，設置粗集料泊松比為0.25，彈性模量為55Gpa；初始設置三個摩擦系數，分別為0.15、0.35、0.55；生成圓柱形墻體作為粗集料虛擬單軸貫入試驗的加載壓頭，設置壓頭的加載速度為50mm/min，當貫入深度達到15mm時終止試驗，檢測加載壓頭的位移以及受力情況。

4.根據權利要求1所述的精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法，其特征在于，步驟S4中的瀝青砂漿動態模量試驗，具體的，采用靜壓法制作瀝青砂漿試件，使用SPT試驗機對瀝青砂漿試件施加正弦波以測量其動態模量，荷載頻率為0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz，試驗溫度為4.4℃、21.1℃、37.8℃；

以21.1℃為基準溫度，基于時溫等效原理，將動態模量試驗結果沿著對數坐標平移，得到真實瀝青砂漿的動態模量的主曲線，然后對動態模量的主曲線進行非線性回歸分析，獲取壓實溫度150℃下瀝青砂漿的Burgers模型參數。

5.根據權利要求1所述的精確追蹤瀝青混合料顆粒的離散元壓實模型建模方法，其特征在于，步驟S5中的建立瀝青混合料三維動態離散元壓實模型，具體的，利用PFC3D仿真模擬軟件，導入步驟S1獲得的虛擬瀝青混合料，生成一個虛擬試件；然后利用步驟S2所確定的摩擦系數和步驟S4所確定的Burgers模型參數，為三維動態離散元壓實模型的壓實參數賦值；接著在虛擬試件頂部和底部生成兩個墻體，通過調整墻體的速度使試件勻速旋轉，直至旋轉角達到要求；同時，在壓實過程中，通過伺服機制控制頂部墻體對試件施加豎向荷載，并保持穩定，使墻體勻速轉動。