重复荷载下玄武岩纤维沥青混合料的永久变形及其分数阶黏弹塑性模型

作     者：张永军 罗文波 ZHANG Yongjun;LUO Wenbo

作者机构：湘潭大学土木工程与力学学院 长沙学院土木工程学院 湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2022年第36卷第9期

页      面：120-126页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(12072308 11802259) 湖南省高层次人才聚集工程项目(2019RS1059)~~ 

主　　题：道路工程 非线性黏弹塑性模型 分数阶黏壶 玄武岩纤维沥青混合料 永久变形 

摘      要：为准确描述高温重复荷载下玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学行为，本工作在西原模型的基础上，考虑分数阶黏塑性和Rabotnov损伤律，构建了玄武岩纤维沥青混合料的非线性黏弹塑性力学模型。根据黏弹性力学理论推导了带间歇时间的半正矢波重复荷载作用下沥青混合料永久变形的模型表达式，并利用表达式对玄武岩纤维掺量分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%(质量分数，下同)和不掺加纤维的改性沥青混合料的永久变形试验结果进行拟合，算法选取LM最优化算法，确定了全部模型参数。随后根据模型表达式和材料参数，计算了流动数FN、FN指数并与高温下动态模量及车辙试验的数据比较，研究了永久变形的变化规律。结果表明：该模型可以很好地描述重复荷载作用下不同玄武岩纤维掺量的沥青混合料三阶段永久变形特性；玄武岩纤维的掺入显著提高了混合料的高温性能，且其最佳掺量为0.3%;模型计算的流动数FN、FN指数与动态模量及动稳定度数据有较强的相关性，进一步验证了模型描述永久变形行为的准确性。最后对比了分数阶参数与流动数FN、FN指数的相关性，简要探讨了分数阶参数与沥青混合料高温性能的关联性。