[發明專利]預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法及裝置

在審

• 申請號: 202210383412.2
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114689446A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王國清;曹東偉;王志斌;黃士周;邱文利;孫彥廣;許忠印;夏磊;權恒友;馬明曉;張少波;李榮旭;馮雷;曹佳斌;陳攀;李倩倩;王艷麗;羅立紅;石磊;張瑩;李海冬;高新文;張博
• 申請（專利權）人: 河北雄安京德高速公路有限公司;中路高科交通檢測檢驗認證有限公司
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/32;G06F17/11
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 黨小林

1.一種預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，包括：

獲取不同溫度下平行板瀝青樣品的頻率掃描數據，基于所述頻率掃描數據和時-溫等效原理得到大摻量膠粉改性瀝青的線粘彈特性參數；

獲取所述平行板瀝青樣品的時間掃描數據，根據實際掃描數據，得到所述平行板瀝青樣品的損傷特性曲線，基于所述損傷特性曲線，得到所述大摻量膠粉改性瀝青的損傷特性參數；

基于不同掃描時長的線性振幅掃描數據和所述時間掃描數據，建立所述平行板瀝青樣品的疲勞失效準則，基于所述疲勞失效準則，得到所述疲勞失效準則的失效準則參數；

根據所述線粘彈特性參數、所述損傷特性參數和所述失效準則參數，并基于所述平行板瀝青樣品的本構關系，建立疲勞壽命預測模型，所述疲勞壽命預測模型用于預測不同應變水平下所述大摻量膠粉改性瀝青的疲勞壽命。

2.根據權利要求1所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，獲取不同溫度下平行板瀝青樣品的頻率掃描數據，包括：

在預設的不同溫度下對所述平行板瀝青樣品進行頻率掃描，頻率掃描范圍為0.1-100rad/s，應變水平為1％。

3.根據權利要求1所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，基于所述頻率掃描數據和時-溫等效原理得到大摻量膠粉改性瀝青的線粘彈特性參數，包括：

對所述掃描數據進行水平位移，得到代表瀝青線粘彈性特征的動態剪切模量主曲線；

由所述動態剪切模量主曲線計算換算加載頻率為20πrad/s時的動態剪切模量，得到所述線粘彈特性參數。

4.根據權利要求3所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，動態剪切模量主曲線使用CAM方程擬合，表達式為：

其中，為瀝青的玻璃態剪切模量，選取10⁹Pa；m為主曲線第三條漸近線的斜率；k是形狀參數，無量綱；f_c為關于加載頻率的主曲線位置擬合參數；f′為換算加載頻率，f′＝φ_T×f；其中，f為實際加載頻率；φ_T為溫度位移因子。

5.根據權利要求4所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，溫度位移因子通過WLF非線性擬合方程計算得到，所述WLF非線性擬合方程為：

其中，T為施加加載溫度；T₀為主曲線參考溫度；D1為常數，無量綱；D2為常數，單位℃。

6.根據權利要求1所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，獲取所述平行板瀝青樣品的時間掃描數據，包括：

對所述平行板瀝青樣品進行應變控制型時間掃描，獲取所述時間掃描數據，應變水平范圍為1％-10％；

當所述平行板瀝青樣品的動態剪切模量衰減至初始值的10％時停止掃描。

7.根據權利要求1所述的預測大摻量膠粉改性瀝青剪切疲勞壽命的計算方法，其特征在于，損傷特性曲線的方程由材料虛模量和損傷變量進行擬合，表達式為C為材料虛模量，S為損傷變量，C₁和C₂為規劃求解的最佳擬合參數；

其中材料虛模量的計算公式如下：

τ_p是任意加載周期i內的剪切應力峰值，DMR參數為動態模量比值，等于|G^*|_試樣/|G^*|₀，|G^*|_試樣為頻率掃描試驗得到的線粘彈性模量，為此加載周期內的虛剪切應變峰值，定義為：

γ_p^R＝γ_p×|G^*|₀

其中，γ_p是材料的剪切應變峰值；

損傷變量S的計算公式如下：

其中，j代表計算損傷時選取的時間間隔，α＝1/m，N是循環加載次數。