基于瀝青混合料集料形態(tài)的骨架組構(gòu)敏感性研究.pdf

1、瀝青混合料是一種典型的彈、粘、塑性綜合體，在不同的溫度范圍內(nèi)，表現(xiàn)出不同的形態(tài)，其力學(xué)性質(zhì)除了受外在狀態(tài)變量的影響外，還受材料的內(nèi)在變量的影響。瀝青混合料中絕大部分為集料，約占瀝青混合料體積的90％，集料顆粒之間會產(chǎn)生嵌擠、摩擦作用，因此集料顆粒的幾何形態(tài)、它們之間的微觀相互作用等對瀝青混合料的力學(xué)性質(zhì)有很大影響。
　　 鑒于此，本文以橢球體作為粗集料顆粒形狀，對橢球粒子的幾何表示、橢球粒子間、橢球粒子與邊界間的接觸判定方法、接

2、觸點(diǎn)與接觸疊合量的計(jì)算、粒子的鄰居元搜索算法、粒子的堆積方式以及一元六次多項(xiàng)式方程的求解進(jìn)行了詳細(xì)的描述，建立了三維橢球粗集料顆粒的隨機(jī)集成模型，并在VC++平臺上，實(shí)現(xiàn)了基于幾何勢能法的集料隨機(jī)堆積計(jì)算程序的開發(fā)。
　　 利用本文開發(fā)的數(shù)值模型模擬單一粒徑和雙粒徑混合橢球粒子的隨機(jī)堆積過程。以空隙率和配位數(shù)這兩個表征堆積結(jié)構(gòu)特性的重要參數(shù)為研究指標(biāo)，分析粒子幾何形態(tài)(非球度縱橫比)和邊界條件對單一粒徑粒子堆積結(jié)構(gòu)的影響，討論了

3、各粒徑粒子的體積含量，粒徑相對大小以及粒子幾何形態(tài)對雙粒徑混合粒子堆積結(jié)構(gòu)的影響。模擬結(jié)果表明：相對邊界尺度(粒子當(dāng)量半徑與立方體容器邊長之比)對堆積密度與配位數(shù)影響顯著，且其均隨著相對邊界尺度的減小而增大；三維尺寸越接近，顆粒堆積越密實(shí)；散體顆粒的平均配位數(shù)與其對應(yīng)的密實(shí)度隨著縱橫比的變化趨勢較為一致，均隨著橢球體縱橫比的增加而減小。對于雙粒徑組成混合料，隨著小粒徑粒子體積分?jǐn)?shù)增加，混合料空隙率減小，但當(dāng)其體積分?jǐn)?shù)超過約30％后，空隙

4、率反而增大，小粒子間、大粒子與小粒子間接觸的分類平均配位數(shù)增大，而小粒子與大粒子間、大粒子間接觸的分類平均配位數(shù)減小，小粒子或大粒子分量平均配位數(shù)均增大，且大粒徑分量配位數(shù)增幅更大；隨著大小粒徑比值的增大，混合料空隙率逐漸減小，大粒子的分量平均配位數(shù)增大，而小粒子的分量平均配位數(shù)并沒有較大的變化；縱橫比越小，混合料堆積越密實(shí)，分量平均配位數(shù)越大。
　　 為驗(yàn)證數(shù)值模型的可靠性，本文還進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，以圓球狀和橢球狀卵石為粗集料，