[发明专利]一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律分析方法

权利要求书

1.一种双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律的分析方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

(1)双层排水沥青路面上、下层沥青混合料的级配分别采用多孔沥青混合料(PA)-20和PA-13，基于离散元方法建立两种级配的集料组成模型，PA-20只考虑粒径为20mm、16mm、13.2mm、9.5mm及4.75mm的集料颗粒，PA-13级配只考虑粒径为13.2mm、9.5mm及4.75mm的集料颗粒，设置PA-20、PA-13两种级配集料的杨氏模量、恢复系数、黏结半径，利用离散元软件自动计算颗粒质量与密度；

(2)使用计算机辅助设计(CAD)软件建立长、宽、高分别为600mm、400mm、100mm且顶面中心至两侧具有2％横向坡度的几何体作为双层排水沥青路面整体框架，其中，双层排水沥青路面上层框架的长、宽、高分别为600mm、400mm、60mm，下层框架的长、宽、高分别为600mm、400mm、40mm，将该模型整体框架导入离散元软件，在离散元软件中，将双层排水沥青路面下层框架内填满PA-20级配的集料颗粒，上层框架内填满PA-13级配的集料颗粒；

(3)添加Hertz-Mindlin with bonding接触模型，并通过试验对Bond键中单位面积法向刚度、单位面积剪切刚度、临界法向应力、临界剪切应力及黏结板半径进行标定，表征沥青在沥青混合料中的胶结作用，在数值计算结束前，在不同粒径的集料颗粒之间生成Bond键，形成粘结强度，建立双层排水沥青路面模型；

(4)使用CAD软件绘制三维车轮模型，保存为.stl格式文件，将该文件分别导入至多体动力学软件和离散元软件；

(5)使用多体动力学软件设置车轮三维模型动力学控制方程，同时设定车轮三维模型的重力方向、质量、材料属性、速度以及杨氏模量；

(6)在车轮模型导入离散元软件后，对该模型设置杨氏模量、材料密度以及泊松比，然后在双层排水沥青路面模型上生成虚拟平面，在该平面上建立颗粒工厂，生成少量的灰尘颗粒，在重力作用下自然沉积至双层排水沥青路面模型的孔隙结构中，再通过修改耦合接口代码使多体动力学软件中的车轮模型与离散元软件中的车轮、灰尘颗粒沉积后的双层排水沥青路面模型耦合；

(7)运行耦合程序，分别进行车辆荷载作用下无灰尘颗粒沉积和有一定量灰尘颗粒沉积的双层排水沥青路面孔隙衰减的耦合分析，获得不同工况下双层排水沥青路面上、下层孔隙率变化曲线、灰尘颗粒运动轨迹图及Bond键数量统计图，对灰尘颗粒运动轨迹及双层排水沥青路面上、下层孔隙率变化规律进行分析，揭示双层排水沥青路面孔隙结构衰减规律。