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各向异性固结下饱和珊瑚砂超静孔压增长的能量模式

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工程力学 2023年

作者：秦悠杜歆宇马维嘉吴琪陈国兴江苏省土木工程防震技术研究中心南京理工大学机械工程学院南京工业大学岩土工程研究所

针对具有不同初始物理状态的饱和珊瑚砂，开展了不同固结条件下循环应力主轴90°跳转的系列不排水循环剪切试验，研究了细粒含量FC、初始相对密度Dr、固结条件(固结围压p0’、固结方向角αc和固结比kc)以及循环加载条件(循环加载频率、... 详细信息

针对具有不同初始物理状态的饱和珊瑚砂，开展了不同固结条件下循环应力主轴90°跳转的系列不排水循环剪切试验，研究了细粒含量FC、初始相对密度Dr、固结条件(固结围压p0’、固结方向角αc和固结比kc)以及循环加载条件(循环加载频率、循环加载路径和循环应力比)对饱和珊瑚砂的超静孔压ue与累积耗散能W关系的影响。ue与W的关系受土性条件和固结条件的影响显著，而不依赖于循环加载条件。当FC低于阈值细粒含量时，试样液化所需累积耗散能(Ws)随FC的增加而减少，而随Dr的增大而增大。均等固结条件下试样液化所需累积耗散能随p0’的增加而增加；对于各向异性固结试样，ue的稳定值随αc的增加呈现出先增后减的趋势；而随kc的增大而减小。引入等效骨架孔隙比esk*描述珊瑚砂的物理状态，发现均等固结条件下饱和珊瑚砂的超静孔压比ru与规准化累积耗散能WR的关系曲线具有唯一性，提出考虑αc及kc的经验参数，建立了适用于不同物理状态和复杂应力条件的饱和珊瑚砂修正ru随WR增长的反正切函数能量模型。

关键词：能量法超静孔压增长各向异性固结等效骨架孔隙比累积耗散能

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老化沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型研究

工程力学 2010年第3期27卷 116-122,131页

作者：郑健龙马健吕松涛钱国平田小革长沙理工大学交通运输工程学院长沙410004 河南省交通厅郑州450052

为了较真实反映沥青路面服务期的疲劳损伤特性,从粘弹性材料的基本特性出发,通过本构方程和耗散能的定义构造了耗散能的泛函,定义耗散能为损伤变量,建立基于Burgers模型的老化沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型,通过直接拉伸试验确定沥青混... 详细信息

为了较真实反映沥青路面服务期的疲劳损伤特性,从粘弹性材料的基本特性出发,通过本构方程和耗散能的定义构造了耗散能的泛函,定义耗散能为损伤变量,建立基于Burgers模型的老化沥青混合料粘弹性疲劳损伤模型,通过直接拉伸试验确定沥青混合料的粘弹性参数,求出损伤函数、损伤演化方程,提出一种考虑疲劳过程中老化程度对疲劳损伤影响的累积疲劳损伤计算理论与方法,为沥青混合料在不同老化程度下的疲劳寿命预估提供了依据。根据疲劳损伤模型推导出沥青混合料临界损伤度、疲劳寿命计算公式,并对其进行计算比较,精度满足要求,从而验证了粘弹性疲劳损伤模型的合理性。

关键词：沥青路面疲劳损伤损伤变量损伤演化方程粘弹性蠕变柔量累积耗散能

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浇注式沥青混凝土疲劳寿命的能量法

土木建筑与环境工程 2010年第4期32卷 135-140页

作者：张华钱觉时吴文军张锋郝增恒重庆大学材料科学与工程学院重庆400045 重庆市智翔铺道技术工程有限公司重庆400060

根据应变控制模式下的4点弯曲疲劳试验方法,用能量法研究了浇注式沥青混合料抗疲劳性能。通过多个应变水平下的疲劳试验,得出浇注式沥青混凝土的疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系。并回归出了浇注式沥青混合料在不同应变... 详细信息

根据应变控制模式下的4点弯曲疲劳试验方法,用能量法研究了浇注式沥青混合料抗疲劳性能。通过多个应变水平下的疲劳试验,得出浇注式沥青混凝土的疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标下的线性关系。并回归出了浇注式沥青混合料在不同应变水平下疲劳寿命预测方程。用Maxwell模型分析了浇注式沥青混合料疲劳破坏与能量耗散的关系,并将滞后回线和滞后角引入到浇注式沥青混合料疲劳性能研究中,得出滞后角大的混合料有更好的抗疲劳性能。

关键词：浇注式沥青混合料能量法累积耗散能疲劳特性 Maxwell模型滞后角

沥青混合料疲劳性能环境影响因素评价(英文)

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Journal of Southeast University(English Edition) 2005年第4期21卷 486-489页

作者：虞将苗张肖宁华南理工大学道路工程研究所广州510640

通过4点弯曲小梁疲劳试验,研究了不同的外界环境因素(包括轴载大小、环境温度、车流速度以及沥青老化程度等)对沥青混合料疲劳性能的影响作用.应用均匀试验设计理论设计了具体的试验方案,并采用广义多元线性回归方法建立了各环境因素与... 详细信息

通过4点弯曲小梁疲劳试验,研究了不同的外界环境因素(包括轴载大小、环境温度、车流速度以及沥青老化程度等)对沥青混合料疲劳性能的影响作用.应用均匀试验设计理论设计了具体的试验方案,并采用广义多元线性回归方法建立了各环境因素与沥青混合料初始劲度模量、疲劳寿命、滞后角和累积耗散能指标之间的关系.发现沥青混合料的各疲劳特性指标与环境影响因素之间存在很好的相关性,全相关系数基本在0.95以上.结果表明在实际沥青路面疲劳性能评价中考虑外界环境因素的影响作用是必要的.

关键词：沥青混合料疲劳性能环境因素均匀试验设计滞后角累积耗散能

高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面中应用的合理性研究

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公路交通科技 2019年第5期36卷 20-26,56页

作者：杨光王旭东哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 交通运输部公路科学研究院北京100088

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度... 详细信息

为了修筑更具耐久性的半刚性基层长寿命沥青路面,探究高模量沥青混凝土在半刚性基层长寿命沥青路面应用的合理性及可行性,采用弹性层状体系模型分析了不同层间结合状态和不同下面层模量对路面典型结构力学状态的影响。进而通过不同温度、不同控制模式的四点弯曲疲劳试验,评价了高模量沥青混凝土的抗疲劳特性,采用累积耗散能指标将其与表面层材料进行了比较。结果表明:对于薄面层的半刚性基层沥青路面,当沥青面层与半刚性基层的层间结合状态不能处于完全连续状态时,沥青面层底部将会产生明显的拉应力和拉应变,沥青面层存在弯拉疲劳损伤的风险;随着下面层模量的增加,沥青面层底部的剪应力略有增加,而最大剪应力均值有所减小,有利于改善沥青下面层的抗剪能力;不同控制模式下高模量沥青混凝土的抗疲劳性能有所差别,而采用累积耗散能指标可以有效地将应力、应变两种不同控制模式的疲劳方程进行统一,20℃时高模量沥青混凝土具有更好的抗疲劳性能;在半刚性基层长寿命沥青路面中,下面层使用高模量沥青混凝土可以改善路面的抗车辙和抗疲劳性能,为实体工程建设提供一定的参考依据。

关键词：道路工程高模量沥青混凝土路面力学分析长寿命沥青路面层间结合状态四点弯曲疲劳试验累积耗散能

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高弹改性沥青在钢桥面铺装中的应用研究

公路交通科技 2009年第4期26卷 22-28页

作者：郝增恒张肖宁盛兴跃王民哈尔滨工业大学交通学院黑龙江哈尔滨150090 重庆交通科研设计院重庆400067 华南理工大学交通学院广东广州510640 重庆市智翔铺道技术工程有限公司重庆401336

针对目前钢桥面铺装面层沥青混合料容易产生疲劳开裂的问题,根据沥青混合料粘弹原理中的累积耗散能和滞后环线理论,提出通过降低沥青混合料每次滞后环线的损失能量从而提高沥青混合料疲劳寿命的观点。根据此原理开发了高弹改性沥青,对... 详细信息

针对目前钢桥面铺装面层沥青混合料容易产生疲劳开裂的问题,根据沥青混合料粘弹原理中的累积耗散能和滞后环线理论,提出通过降低沥青混合料每次滞后环线的损失能量从而提高沥青混合料疲劳寿命的观点。根据此原理开发了高弹改性沥青,对高弹改性沥青的高低温性能以及疲劳性能进行了试验验证,高弹改性沥青混合料的低温变形能力有很大的提高,-10℃低温大梁弯拉应变大于10 000μ,ε4点弯曲小梁疲劳寿命比普通改性沥青混合料的疲劳寿命有了很大的提高,1 000με的疲劳寿命达到190万次,是普通混合料的疲劳寿命的20倍左右。

关键词：道路工程钢桥铺装高弹改性沥青疲劳累积耗散能滞后环线

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基于耗散能理论的老化沥青混合料疲劳方程

中外公路 2012年第3期32卷 284-286页

作者：吕松涛郑健龙长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410004

为了分析不同老化程度对沥青混合料疲劳性能的影响,首先对沥青混合料的老化试验方法进行改进,通过对沥青混合料进行短期与长期老化试验,得到不同老化程度的沥青混合料,利用不同老化程度下的沥青混合料疲劳试验结果,基于耗散能原理对其... 详细信息

为了分析不同老化程度对沥青混合料疲劳性能的影响,首先对沥青混合料的老化试验方法进行改进,通过对沥青混合料进行短期与长期老化试验,得到不同老化程度的沥青混合料,利用不同老化程度下的沥青混合料疲劳试验结果,基于耗散能原理对其进行回归分析,得到其用耗散能表示的疲劳方程。研究表明:不同老化程度下的沥青混合料疲劳寿命与累积耗散能在双对数坐标中表现出较好的线性关系,可以认为基于耗散能的沥青混合料疲劳方程同时考虑了试验温度、加载频率和老化程度等的影响,该疲劳方程统一了不同老化程度下的疲劳方程,为简化老化沥青混合料疲劳规律的分析提供了依据。

关键词：沥青路面疲劳老化能量原理累积耗散能

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动循环荷载作用下砂岩能量特性研究

动循环荷载作用下砂岩能量特性研究

作者：田雯豪西安理工大学

学位级别：硕士

在实际工程中,岩土工程的主体与基础经常会遭遇循环荷载作用,而岩石变形破坏过程中的本质是能量积聚与耗散,因此从能量角度研究岩石在循环荷载作用下的性能具有重要的意义。本文利用WDT-1500多功能材料试验机,进行砂岩试样在不同应力幅... 详细信息

在实际工程中,岩土工程的主体与基础经常会遭遇循环荷载作用,而岩石变形破坏过程中的本质是能量积聚与耗散,因此从能量角度研究岩石在循环荷载作用下的性能具有重要的意义。本文利用WDT-1500多功能材料试验机,进行砂岩试样在不同应力幅值、不同围压、不同加载频率、不同尺寸与不同应变速率条件下的循环荷载试验,并对试验结果进行研究分析,得出的主要结论如下:(1)通过对砂岩试样在不同应力幅值下的循环荷载试验进行研究,分析加、卸载过程中砂岩能量演化的规律。结果表明,随着循环次数的增加,总能量与弹性能不断增加,而耗散能却逐渐减小。此外,当应力幅值由15MPa增加到55MPa时,岩样破坏时能量、弹性能、耗散能的增幅分别为234.47%、216.23%、99.04%。(2)分别分析了围压和加载频率对砂岩变形破坏过程中能量特性的影响。结果表明,围压的增大,提高了砂岩试样能量积聚与耗散的能力,使能量、耗散能、弹性能的极限值随之增加,并且试样的累积总能量、累积弹性能、累积耗散能均随之增加。频率的增大使试样破坏前累积总能量增加,当频率为0.5Hz、1.0Hz、2.0Hz和4.0Hz时,试样达到破坏时累积总能量相继增加了293.80%、53.38%、170.89%。(3)基于不同应变速率与不同尺寸下的砂岩循环荷载试验,对岩样吸收的能量、耗散能进行计算与分析。在循环加载过程中,砂岩试样的能量、耗散能与高径比呈负相关,与应变速率呈正相关。此外,砂岩试样的累积总能量、累积耗散能随累积残余应变的增大而增加。(4)根据砂岩循环破坏过程中耗散能与循环次数的演化规律,从熵守恒与能量守恒定律出发建立了耗散能模型,利用Origin软件进行非线性拟合,将试验数据与拟合结果进行对比分析,验证了耗散能模型的准确性。

关键词：砂岩循环荷载能量累积耗散能累积残余应变

基于损伤力学的室温循环加载多晶铍力学性能演化分析

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基于损伤力学的室温循环加载多晶铍力学性能演化分析

作者：房辉宁夏大学

学位级别：硕士

基于单轴循环拉伸加卸载试验,对室温下多晶铍的力学性能演化进行分析。具体为:弹性模量的演化研究;回复能、耗散能及其它部分能量演化研究;分别基于弹性模量理论、累积耗散能理论、损伤能量耗散率模型构建多晶铍损伤演化模型;分析卸载... 详细信息

基于单轴循环拉伸加卸载试验,对室温下多晶铍的力学性能演化进行分析。具体为:弹性模量的演化研究;回复能、耗散能及其它部分能量演化研究;分别基于弹性模量理论、累积耗散能理论、损伤能量耗散率模型构建多晶铍损伤演化模型;分析卸载过程中变形回复的构成及演化规律。得到如下结论:(1)弹性模量、回复能、耗散能的值均随应变的增大单调变化(弹性模量降低,回复能、耗散能值增长);变化过程分为两个阶段,分别对应于屈服阶段和强化阶段,各量在屈服阶段呈现更显著的变化趋势。(2)断裂发生时,由累积耗散能理论定义的损伤变量呈现出更高的取值一致性,断裂临界值的波动约为±1%,作为比较,经典形式的损伤变量,即由弹性模量所定义,其值波动范围在-12%至11%间,剩余弹性模量值的波动范围约为士5%,拉伸强度值的波动范围为-18%至17%,延伸率值的波动范围则在-24%至21%间。因此,以由累积耗散能理论定义的损伤变量作为破坏条件可能是一个更为适宜合理的选择。(3)回复效应可分为两部分:弹性和非弹性回复。非弹性回复随塑性变形的增加而单调增长。各类回复能(弹性回复能、非弹性回复能、总回复能)与对应回复变形(弹性回复变形、非弹性回复变形、总回复变形)的关系也是如此。非弹性回复变形与塑性变形间存在幂函数关系,各回复能与对应回复变形间近似呈分段线性关系。

关键词：弹性模量损伤变量耗散能回复能损伤能量耗散率累积耗散能