[发明专利]一种沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法

权利要求书

1.一种沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)材料配合比参数输入：根据沥青混合料试验室配合比试验结果，得到各档粗集料质量与空隙率，并根据集料密度计算得到各档粗集料体积，为后续虚拟车辙试件的重构提供关键参数；

2)虚拟车辙试件重构：根据已得到的各档粗集料体积、空隙率以及本次车辙试件的具体尺寸作为虚拟车辙试件重构的关键输入参数，采用离散单元法生成具有目标级配与体积的粗集料，在粗集料间隙内均匀填充沥青砂浆单元，并根据目标空隙率大小删除对应数量的沥青砂浆单元形成空隙结构，构建沥青混合料车辙试件尺寸空间；

3)材料微观模型参数输入：将试验室获取的粗集料与沥青砂浆的宏观材料参数作为初始材料参数，并根据粗集料材料宏观参数与微观模型参数的转化关系，将材料宏观参数转化为微观模型参数；

4)虚拟试验加载环境设置：将虚拟车辙试件的厚度尺寸与所施加目标荷载大小作为加载环境输入参数，根据车辙试件的厚度尺寸调整虚拟加载试验轮的位置，根据所施加目标荷载的大小，通过控制虚拟加载试验轮上施加的竖向力的大小对虚拟车辙试件进行加载；

5)虚拟试验监测系统设置：根据研究需求定义虚拟车辙试验过程中需进行实时监测的指标与变量，在虚拟车辙试验过程中进行实时监测；

6)虚拟试验运行：待上述准备工作完成后，运行虚拟车辙试验，并在试验过程中，对所需监测的各指标与变量进行实时监控，对试验过程中出现的异常情况进行及时分析与处理；

7)虚拟试验数据后处理：虚拟试验结束后，根据研究需求对虚拟试验数据进行后处理，得到虚拟试验过程中试件的外部几何形态与内部组成结构的变化图像以及所需指标与变量的变化曲线。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法，其特征在于，所述的步骤2)中，所述沥青混合料车辙试件尺寸空间采用300mm×300mm×(50～100)mm的“墙”构建，粗集料从构建的具有真实形态特征的粗集料三维颗粒库中进行调取，投放后进行粗集料级配与体积分数的校核，各档粗集料投放数量由沥青混合料的目标级配、油石比及空隙率进行反算，沥青砂浆单元尺寸均一且直径≤2mm。

3.根据权利要求1或2所述的具有真实形态特征的粗集料三维颗粒库，其特征在于，具有真实形态特征的粗集料三维颗粒库构建步骤如下：1)粗集料颗粒库样本选取：根据粗集料的棱角度、纹理、以及扁平率等真实形态特征将粗集料进行系统分类，并对不同类别的粗集料选取具有代表性的粗集料颗粒并进行CT扫描，获取粗集料颗粒三维表面轮廓像素点的坐标、直径以及粗集料颗粒体积的信息；2)粗集料颗粒库构建：对获取的信息存储在单独的文本文件中，该文本文件所存储的信息代表颗粒库中的该粗集料颗粒；对CT扫描的每一个粗集料均单独建立一个文本文件，大量的文本文件则构成了粗集料三维颗粒库。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法，其特征在于，所述的步骤3)中，粗集料的宏观材料参数包括弹性模量与滑移系数，沥青砂浆的宏观材料参数包括不同温度条件下的宏观博格斯模型参数、抗拉与抗剪强度；在微观接触模型中，采用接触粘结模型或平行粘结模型、微观伯格斯接触模型表征沥青砂浆内部单元之间及沥青砂浆与集料之间的粘弹性接触行为，采用线性接触刚度模型表征集料内部单元的接触行为，采用线性接触刚度模型和滑动模型表征集料之间的接触行为。

5.根据权利要求1所述的沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法，其特征在于，所述的步骤4)中，所述虚拟加载试验轮采用离散单元构成的“聚粒”构建虚拟加载试验轮，并对其施加竖向力以模拟所需的实际荷载；采用“FISH”用户子程序，对虚拟试验轮施加与真实车辙试验轮相同的运行速度，实时监控虚拟试验轮的位移，以实现虚拟试验轮在虚拟车辙试件表面中间的范围内往返加载。

6.根据权利要求1所述的沥青混合料高温性能虚拟车辙试验方法，其特征在于，所述的步骤5)中，所述的实时监测是实时记录虚拟试验过程中的车辙变形量，同时可实时监测虚拟试件内部组成结构的位移、接触点位置与数量、接触力、应力及应变的变化。