基于离散元的钢渣透水沥青混合料疲劳损伤数值仿真
Fatigue damage numerical simulation of steel slag porous asphalt mixture based on discrete element method作者机构：南京理工大学理学院江苏南京210094 南京理工大学安全科学与工程学院江苏南京210094 东南大学交通学院江苏南京211189 东南大学道路交通工程国家级实验教学示范中心江苏南京211189
出 版 物：《江苏大学学报（自然科学版）》 (Journal of Jiangsu University：Natural Science Edition)
年 卷 期：2025年第46卷第1期
页 面：98-104页
学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程]
基 金：国家自然科学基金资助项目(52208439,51978163) 江苏省自然科学基金资助项目(BK20200468,BK20181279)
主 题：钢渣 透水沥青混合料 疲劳损伤 离散元方法 裂纹扩展
摘 要：采用钢渣替换透水沥青混合料中部分玄武岩粗集料,开展室内疲劳试验及数值仿真,研究钢渣透水沥青混合料的疲劳性能.基于CT扫描获取图像,通过阈值分割将混合料中钢渣、玄武岩、沥青砂浆和孔隙进行区分,导入颗粒流程序(PFC),建立颗粒直径为0.4 mm的钢渣透水沥青混合料离散元模型,基于宏观和细观力学参数转换及虚拟强度试验进一步校正细观力学参数,开展虚拟疲劳损伤数值模拟,得到重复荷载作用下试件微裂纹扩展路径及疲劳寿命.结果表明:虚拟强度试验能够较好地模拟钢渣透水沥青混合料试件荷载与位移关系曲线,试件裂纹扩展路径符合实际断裂情况,裂纹的分布主要沿着模型内部孔隙处扩展;虚拟疲劳损伤模型能够较好地描绘平行黏结模型的黏结直径随荷载作用次数的增加而减小、随着平行黏结接触颗粒间的拉应力增大而加速减小的趋势,虚拟疲劳损伤模型计算结果和室内疲劳损伤试验结果较为接近,误差不到10%,可有效预测高应力比下钢渣透水沥青混合料的疲劳寿命.
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