[发明专利]改进位移软化模型的方法及参数确定方法

说明书

本发明公开了改进的位移软化模型，包括线弹性压缩阶段、线弹性拉伸阶段、线塑性软化阶段以及断裂阶段；线弹性压缩阶段：当两个单元的距离为负，即相互挤压时，它们之间的压力随着距离减小而线性增大；线弹性拉伸阶段：当两个单元的距离为正，即相互拉伸时，它们之间的拉力随着距离的增加而线性增大，线弹性压缩与拉伸阶段的斜率相同，该斜率可以表征单元之间的接触刚度；本发明改进后的位移软化模型与乳化沥青‑水泥砂浆的间接拉伸试验结果具有较好拟合度，本发明对两个单元之间粘结失效的判断依据进行了调整，减小了断裂点对应的塑性位移Upmax，即缩短了其塑性软化阶段，更符合实际情况。

技术领域

本发明涉及改进的位移软化模型，本发明还涉及利用改进的位移软化模型，推导宏观参数和细观力学参数转换关系的方法。

背景技术

据申请人了解，采用离散元模拟乳化沥青冷再生混合料的复合型开裂行为，除了建立仿真的Arcan三维数字试件以外，还要选择合理的力学模型，确定其中的细观参数与宏观力学性能的关系。首先，通过粗集料以及乳化沥青-水泥砂浆的简单性能试验，获取宏观力学参数，然后转化为离散元模型中的细观力学参数，最后对PFC3D建立的数字试件进行虚拟试验。本专利采用位移软化模型作为沥青砂浆与粗集料颗粒之间的接触模型。由于粗集料的类别和性质相对简单，不受温度的影响，粗集料的细观力学参数可以采用文献中的经验值确定。

传统的位移软化模型(Displacement-Softening Model)，或者双线性内聚力模型(Bilinear Fracture Model)，已经被广泛地应用在沥青混合料的虚拟断裂试验中，能够较好地模拟沥青混合料的断裂行为。图6为现有的PFC3D中的位移软化力学模型。从图中看出，典型的位移软化模型可以根据单元之间接触力的情况分为三个阶段：线弹性压缩阶段、线弹性拉伸阶段、以及线塑性拉伸阶段。当两个单元的距离为负，即相互挤压时，它们之间的压力随着距离减小而线性增大；当两个单元的距离为正，即相互拉伸时，它们之间的拉力随着距离的增加而线性增大，线弹性压缩与拉伸阶段的斜率相同，该斜率可以表征单元之间的接触刚度；当两个单元的距离达到最大伸长率时，界面力同时到达峰值；随着两个单元距离的继续增加，接触力开始线性减小，进入塑性软化阶段。一般位移软化模型假设两个单元之间粘结失效的判断依据就是它们之间完全失去接触力。

传统的位移软化模型，不能够很好的反应乳化沥青-水泥砂浆的间接拉伸试验结果，利用该传统模型得到结果与沥青混合料室内试验的结果并不是完全一致的。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出改进的位移软化模型，改进后的位移软化模型与乳化沥青-水泥砂浆的间接拉伸试验结果具有较好拟合度，本发明对两个单元之间粘结失效的判断依据进行了调整，减小了断裂点对应的塑性位移Upmax，即缩短了其塑性软化阶段，更符合实际情况。

本发明的另一个目的在于：提出利用改进的位移软化模型，推导宏观参数和细观力学参数转换关系的方法。

为了达到以上目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明改进的位移软化模型，包括线弹性压缩阶段、线弹性拉伸阶段、线塑性软化阶段以及断裂阶段；

线弹性压缩阶段：当两个单元的距离为负，即相互挤压时，它们之间的压力随着距离减小而线性增大；

线弹性拉伸阶段：当两个单元的距离为正，即相互拉伸时，它们之间的拉力随着距离的增加而线性增大，线弹性压缩与拉伸阶段的斜率相同，该斜率可以表征单元之间的接触刚度；

线塑性软化阶段：当两个单元的距离达到最大伸长率时，界面力同时到达峰值；随着两个单元距离的继续增加，接触力开始线性减小，进入线塑性软化阶段。

断裂阶段：当两个单元之间距离到达完全失去接触力的时候，两个单元之间粘结失效；