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专利号: 2021100304312
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、将沥青放入烘箱中加热,并将流动状态最优的沥青倒入模具中成型,待其冷却至常温后脱模;

S2、将脱模后的沥青试样放置于恒温水浴下进行低温养护处理;

S3、根据养护完成后的沥青试样,利用弯曲梁流变实验BBR测量沥青试样的劲度模量;

S4、将所述沥青试样的劲度模量转化为蠕变柔量;

S5、根据所述蠕变柔量,利用流变模型Burgers的应变‑应力关系式拟合得到当前待求应力温度点的流变参数;

S6、判断预设的多个不同弯曲梁流变实验BBR测试温度值是否均完成测试,若是,则得到多个待求应力温度点的流变参数,并进入步骤S7,否则,返回步骤S3;

S7、根据所述多个待求应力温度点的流变参数,利用流变模型Burgers计算得到沥青试样在不同温度下的温度应力,完成考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算;

所述步骤S7包括以下步骤:

S701、在匀速降温的条件下,将应变与时间的关系式代入流变模型Burgers的本构方程,计算得到温度应力与时间的二阶线性非齐次微分方程;

S702、考虑流变参数随温度变化,假定在所述多个待求应力的温度点的流变参数恒定,根据所述应力与时间的二阶线性非齐次微分方程,计算按照某个温度点Ti‑1对应的流变参数集合得到的沥青试样的温度应力;

S703、根据所述按照某个温度点Ti‑1对应的流变参数集合得到的沥青试样的温度应力,计算得到由温度Ti‑1向温度Ti转变时,由于流变参数改变引起增加的温度应力;

S704、根据所述增加的温度应力,计算得到沥青试样在不同温度下的温度应力,完成考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算;

所述步骤S701中温度应力与时间的二阶线性非齐次微分方程的表达式如下:σ+P1σ'+P2σ”=q1Vεq1=η1

所述温度应力与时间的二阶线性非齐次微分方程的解为:r1

其中,σ表示温度应力,σ'和σ”分别表示应力对时间的一阶、二阶导数,σ(t)表示温度应力与时间的二阶线性非齐次微分方程,Vε表示自由沥青层中假设的温度应变率,η1表示稳定流动粘度系数,E1表示瞬时弹性模量,P1、P2和q1表示微分方程的系数,r1、r2表示由微分方程系数P1和P2所求的系数, 表示微分方程解中的指数项,aT表示热膨胀系数,VT表示降温速率,v表示泊松比,η2表示延时流动粘度系数,E2表示延时弹性模量;

所述步骤S703中增加的温度应力的表达式如下:Δσ(i)=σ(Pi,Δτ)‑σ(Pi‑1,Δτ)其中,Δσ(i)表示增加的温度应力,σ(Pi,Δτ)表示当流变参数集合Pi对应的温度Ti时的温度应力,σ(Pi‑1,Δτ)表示当流变参数集合Pi‑1对应的温度Ti‑1时的温度应力,τ表示各个流变参数从温度Ti‑1向温度Ti的转化时间,Pi表示在温度Ti下流变参数E1、E2、η1、η2、v、aT的集合;

所述步骤S704中沥青试样在不同温度下的温度应力的表达式如下:σi(t)=σi‑1(t)+Δσi(t)其中,σi(t)表示沥青试样在温度Ti下的温度应力,σi‑1(t)表示沥青试样在温度Ti‑1下的温度应力,Δσi(t)表示由温度Ti‑1到温度Ti温度应力的改变量。

2.根据权利要求1所述的考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算方法,其特征在于,所述步骤S2中养护温度为‑18℃,养护时间为1小时。

3.根据权利要求1所述的考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下步骤:S301、将养护完成后的沥青试样移至弯曲梁流变实验BBR的液体浴中;

S302、根据需计算应力的温度值对弯曲梁流变实验BBR液体浴的温度进行设置;

S303、待沥青试样在弯曲梁流变实验BBR液体浴中恒温至5~10分钟后,对沥青试样进行长期加载测试,得到沥青材料的劲度模量。

4.根据权利要求3所述的考虑沥青热可逆老化现象的胶结料温度应力计算方法,其特征在于,所述步骤S303中对沥青试样进行长期加载测试的时间为9000秒,其中,对沥青试样进行卸载的时间为1800秒。