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基于离散元法空隙分布对沥青混合料剪切疲劳寿命影响研究
基于离散元法空隙分布对沥青混合料剪切疲劳寿命影响研究
摘要：本文以离散元法为基础，研究了沥青混合料剪切疲劳寿命与空隙分布的关系。通过建立沥青混合料的离散元模型，采用不同的空隙分布方式进行模拟实验，统计并分析了不同空隙分布模式下的疲劳寿命变化情况。研究结果表明，沥青混合料的空隙分布对其剪切疲劳寿命具有显著影响，不同的空隙分布模式在疲劳寿命上呈现出明显的差异。
关键词：离散元法；沥青混合料；剪切疲劳寿命；空隙分布
1.引言
沥青混合料作为道路建设中常用的材料之一，其耐久性和疲劳寿命是评价其性能的重要指标。剪切疲劳是沥青混合料在交通荷载作用下产生的一种失效形式，其疲劳寿命的长短直接影响到路面的使用寿命和安全性能。因此，研究沥青混合料剪切疲劳寿命的影响因素对于提高道路耐久性具有重要意义。
沥青混合料的空隙分布是影响其力学性能和疲劳寿命的重要因素之一。过多或过少的空隙都会导致沥青混合料性能下降，疲劳寿命缩短。因此，合理控制沥青混合料的空隙分布对提高其疲劳寿命具有重要意义。目前，关于沥青混合料空隙分布对疲劳寿命的影响研究还相对较少，尤其是在剪切疲劳条件下的研究更为稀缺。
离散元法是一种能够模拟材料颗粒间相互作用的数值方法，已广泛应用于研究土木工程材料的力学性能。该方法可以模拟出材料内部颗粒的运动和相互作用，能够准确地模拟沥青混合料的宏观力学性能。因此，本文基于离散元法，通过构建沥青混合料离散元模型，研究了沥青混合料的空隙分布对剪切疲劳寿命的影响。
2.研究方法
2.1离散元模型的建立
根据沥青混合料的物理性质和力学性能，建立相应的离散元模型。考虑到沥青混合料的三维结构特点，采用球形颗粒模型表示颗粒间的相互作用，并引入黏聚力和摩擦力模拟颗粒之间的粘结和相互滑移。
2.2空隙分布模拟实验
根据不同的空隙分布方式，进行模拟实验。设定不同的空隙分布密度和颗粒排列方式，模拟不同的空隙分布模式。采用离散元法模拟加载过程，并记录加载时的应力和变形。通过对比不同空隙分布模式下的应力-变形曲线和疲劳寿命，分析空隙分布对剪切疲劳寿命的影响。
3.结果与讨论
通过模拟实验，得到了不同空隙分布模式下的应力-变形曲线和疲劳寿命结果。研究发现，沥青混合料的空隙分布对剪切疲劳寿命具有显著影响。其中，空隙分布密度对疲劳寿命的影响较大，密度过高或过低都会导致疲劳寿命的缩短。此外，颗粒排列方式也会对疲劳寿命产生一定的影响。
4.结论
本文通过离散元法模拟实验，研究了沥青混合料的空隙分布对剪切疲劳寿命的影响。结果表明，沥青混合料的空隙分布对剪切疲劳寿命具有显著影响，空隙分布密度和颗粒排列方式是影响疲劳寿命的关键因素。研究结果对于优化沥青混合料的设计和提高其疲劳寿命具有一定的参考价值。
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