多尺度下沥青路面高温变形与裂纹协同发展机理研究及仿真分析

基本信息
批准号:51308303
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李强
学科分类:
依托单位:南京林业大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:马翔,胡亚风,徐文娟,周明刚,王勇
关键词:
数字图像处理高温变形细观结构沥青路面多尺度
结项摘要

It is shown in field that the failure mechanism of asphalt pavements at high temperatures is quite complex. Permanent deformation and cracking occur simultaneously. The synergetic development needs to be further studied. In this study, the stress and temperature fields in asphalt pavements are coupledly simulated in laboratory tests. A permanent deformation test with full-depth asphalt layers based on in-situ conditions of pavements is developed. The specimen size, loading head size, loading pattern and temperature gradient used in the test are determined according to actual stress state, axle load spectrum and temperature field in pavements using laboratory heating test and finite element method. After performing this test, the evolution of mesostructure for asphalt pavement in the process of deformation is analyzed using CT scanning and digital image process techniques. In combination of macroscopic damage and mesostructure, the synergetic development behavior of deformation and cracking in asphalt pavements at high temperatures is studied. The composition and distribution of densification, shear flow and cracking are determined. The failure mechanism and contribution to deformation for different asphalt layers are also discovered. The nonlinear visco-elastic-plastic damage model is developed for asphalt pavements based on finite element method and multiscale modeling technique. The synergetic development behavior of deformation and cracking at high temperatures under dynamic loads is simulated numerically for asphalt pavements to understand the mechanism of high temperature distresses and to guide the anti-rutting design of structure and materials.

工程实践中发现在高温条件下沥青路面的破坏机理十分复杂,永久变形与裂纹往往会共生且相互影响,目前对两者的协同发展行为缺乏研究。本课题根据路面结构的实际应力状态、轴载谱以及温度场,结合室内保温试验和有限元方法,在室内试验中对沥青路面应力场和温度场进行耦合模拟,建立基于沥青路面实际工作状态的整体结构高温变形试验方法。进行室内试验,采用X射线断层扫描(CT)和数字图像处理技术对高温变形过程中沥青路面细观结构演变行为进行分析。通过宏观破坏和细观结构结合分析,研究沥青路面高温变形与裂纹协同发展机理,确定压密变形、剪切流动变形以及裂纹的组成与分布特征,揭示不同沥青层位的主要破坏机理和变形贡献率。基于有限元方法和多尺度关联技术,建立非线性粘弹塑性损伤模型,对动载作用下沥青路面高温变形与裂纹协同发展行为进行数值模拟,为深刻地认知沥青路面高温病害以及进行抗车辙路面结构和材料组合设计提供理论依据。

项目摘要

工程实践中发现在高温条件下沥青路面的破坏机理十分复杂,永久变形与裂纹往往会共生且相互协同发展,各沥青层永久变形发展规律、组成与分布特征也存在较大的差异性。本研究采用沥青面层多层整体试件,提出整体结构高温变形模拟试验,实现对沥青路面应力场和温度场的耦合模拟;采用整体结构高温变形模拟试验方法分别评价不同类型路面结构高温变形发展和分布规律及其主要影响因素;采用Computed Tomography(CT)扫描和数字图像处理技术对试验前后沥青路面结构内空隙、颗粒及裂纹的特征及分布规律等进行追踪分析,确定其细观结构演变过程;结合宏观的整体结构高温变形模拟试验和细观的CT扫描试验对不同类型沥青路面的高温变形和裂纹协调发展机理及变形组成特征进行了多尺度分析;结合CT扫描图像和有限元方法建立沥青路面高温变形虚拟试验方法,对沥青路面高温变形与裂纹协同发展行为进行了数值模拟。研究表明,整体结构高温变形模拟试验可以准确地评价不同沥青路面结构的高温性能;流变次数指数FN Index与室内试验和现场检测结果具有最好的相关性;试件加载区域空隙率变化幅度大于非加载区域;铣刨加铺路面结构中面层出现轻微的剪胀现象,空隙率增大,空隙数量减少,有裂纹形成;高温条件下不同路面结构抗车辙性能评价指标和裂纹评价指标之间一定的相关性;铣刨加铺和新建路面结构各沥青层在高温条件下表现出不同的破坏机理;高温变形虚拟试验可以准确地评价沥青路面结构的高温变形和裂缝协同发展状况。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
5

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021

李强的其他基金

批准号:61402017
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29984001
批准年份:1999
资助金额:13.50
项目类别:专项基金项目
批准号:31172138
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81771632
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:39300060
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21576153
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51061017
批准年份:2010
资助金额:27.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50572048
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:51506225
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30660105
批准年份:2006
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30600537
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61472162
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:50871064
批准年份:2008
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:29376249
批准年份:1993
资助金额:6.50
项目类别:面上项目
批准号:11326232
批准年份:2013
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:31701023
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51172118
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11704133
批准年份:2017
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30701083
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908432
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305213
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:79841004
批准年份:1998
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:41702100
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31500413
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801302
批准年份:2018
资助金额:22.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70803005
批准年份:2008
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807521
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50876044
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:21703119
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21703032
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503597
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000846
批准年份:2010
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40702004
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100056
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51271104
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81771266
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:61905238
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870105
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:59605003
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50675095
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:U1232207
批准年份:2012
资助金额:240.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51574228
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21406041
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50972071
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81671661
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61571082
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:50272030
批准年份:2002
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:81470265
批准年份:2014
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81370902
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21206175
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61170265
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:11575005
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31100088
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30460025
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41003038
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71801112
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71102054
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501671
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602190
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:79270032
批准年份:1992
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
批准号:10205021
批准年份:2002
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701153
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360436
批准年份:2013
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41472002
批准年份:2014
资助金额:95.00
项目类别:面上项目
批准号:50576038
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:51102083
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51775004
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30160014
批准年份:2001
资助金额:18.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50605058
批准年份:2006
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41371489
批准年份:2013
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61775194
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:91958102
批准年份:2019
资助金额:52.00
项目类别:重大研究计划
批准号:41405070
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170060
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:40574039
批准年份:2005
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:70673049
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61105125
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60972029
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:41576008
批准年份:2015
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:51104037
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61040065
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81870064
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81271509
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31900104
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50861007
批准年份:2008
资助金额:26.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31160199
批准年份:2011
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30800853
批准年份:2008
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71503082
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504192
批准年份:2015
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61402444
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200906
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21006114
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81901216
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51261028
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81202059
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50908153
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60678014
批准年份:2006
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:81272241
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51404107
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201081
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61534002
批准年份:2015
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:50876091
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:79470087
批准年份:1994
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:21671021
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:60703023
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61772229
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:41601597
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875299
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61006027
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872544
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51472077
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:51175481
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61378023
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61602029
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600318
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51672072
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41661101
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51561028
批准年份:2015
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41301618
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61575177
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:39970344
批准年份:1999
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:81371739
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11205008
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61205030
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21802062
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201046
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51771161
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81500851
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41106002
批准年份:2011
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10276003
批准年份:2002
资助金额:25.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11605218
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51902211
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71103181
批准年份:2011
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501781
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30500622
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170744
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:50306007
批准年份:2003
资助金额:9.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11075191
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:61301128
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408483
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41873021
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:50808108
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30772467
批准年份:2007
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:20671035
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:31601797
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

先进能源系统多尺度协同仿真方法研究

批准号:50576106
批准年份:2005
负责人:杨晨
学科分类:E0601
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
2

高速集成电路石墨烯纳米互连线的电-热多物理多尺度协同仿真与分析

批准号:61701423
批准年份:2017
负责人:李平
学科分类:F0119
资助金额:23.50
项目类别:青年科学基金项目
3

粉体堆积致密化的多尺度数值仿真及机理分析

批准号:51374070
批准年份:2013
负责人:安希忠
学科分类:E0413
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

工业纯钛各向异性循环变形与多尺度疲劳裂纹扩展行为研究

批准号:51905260
批准年份:2019
负责人:常乐
学科分类:E0504
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目