[发明专利]一种微胶囊在沥青混合料拌和过程中破裂的仿真分析方法

权利要求书

1.一种微胶囊在沥青混合料拌和过程中破裂的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：计算微胶囊沥青混合料多尺度模型体积参数；

S2：预估微胶囊等效力学参数；

S3：根据S1得到的微胶囊沥青混合料多尺度模型体积参数，预估沥青砂浆和沥青胶浆的等效力学参数；

S4：构建混合料拌和模型；

S5：根据S4构建的混合料拌和模型确定混合料最佳拌和参数；

S6：根据S5确定的混合料最佳拌和参数，进行沥青砂浆集合体受力分析，得到沥青砂浆颗粒之间的最大法向力；

S7：基于S1中计算得到的微观模型体积参数计算得到沥青砂浆单体模型中各颗粒的数量和S2和S3计算得到的微胶囊、沥青砂浆和沥青胶浆等效力学参数以及S6得到的沥青砂浆颗粒之间的最大法向力，进行沥青砂浆单体受力分析，确定整个仿真过程中微胶囊所受的最大法向力；

S8：基于S7确定的微胶囊所受的最大法向力，构建微胶囊受力模型；

S9：根据S8构建的微胶囊受力模型对微胶囊在拌和过程中的存活率进行预估；

所述S2包括以下步骤：

将微胶囊的液体囊芯简化为近似不可压缩固体，建立等效预估模型，所述等效预估模型包括微胶囊模型的等效体积模量和等效剪切模量，分别由式（1）和式（2）所示；

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：为微胶囊等效体积模量，为微胶囊等效剪切模量，C₁为夹杂体的体分比，本式中代表微胶囊囊芯的体分比，C₁=a³/b³，a和b分别为微胶囊的内径和外径，k_m和k_i分别为囊壁和囊芯的体积模量；μ_m和μ_i分为囊壁和囊芯的剪切模量；v_m和v_i分为囊壁和囊芯的泊松比；A、B、C、y₁、y₂和y₃均为中间变量；

所述S4包括以下步骤:

以实际生产中沥青混合料搅拌器的结构参数为基础，建立沥青混合料拌和器模型并根据相似理论对所建立的拌和器缩进行缩放，然后将缩放后的模型导入多用途离散元素法建模软件中，然后在保留粒径大于1.18mm的集料颗粒的前提下根据微胶囊沥青混合料的颗粒构成建立颗粒模型；在多用途离散元素法建模软件中建立颗粒模型之后建立一个接触模型插件并导入多用途离散元素法建模软件中，使得干拌和湿拌的模型能随时间自动切换，并以此模型作为混合料拌和过程中颗粒之间的接触模型；

S5的具体过程为：

以拌和过程中颗粒的离散系数为混合料拌和效果的判断基准，采用不同拌和参数对混合料拌和模型进行拌和仿真，确定颗粒离散系数最小时的混合料拌和速度、拌和充盈率和拌和时间为该微胶囊沥青混合料的最佳拌和参数；

S6的具体过程为：

提取最佳拌和参数仿真过程中各瞬时颗粒之间的法向力链，确定整个拌和过程中颗粒之间的最大法向力；并基于S2计算得到的沥青砂浆等效力学参数，在多用途离散元素法建模软件中构建沥青砂浆集合体离散元模型，并编写多体动力学恒定力赋值插件并导入沥青砂浆集合体离散元模型中，实现对沥青砂浆集合体模型的恒定力赋值，恒定力的大小即为拌和过程中颗粒之间的最大法向力；提取仿真过程中各瞬时沥青砂浆颗粒之间的法向力链，确定整个仿真过程中沥青砂浆颗粒之间的最大法向力；

S7的具体过程为：

基于S1中计算得到的微观模型体积参数计算得到沥青砂浆单体模型中各颗粒的数量和S2和S3计算得到的微胶囊、沥青砂浆和沥青胶浆等效力学参数，在用途离散元素法建模软件中建立砂浆单体的离散元模型；通过与S6相同的方法，编写多体动力学恒定力赋值插件并导入砂浆单体的离散元模型中，实现对沥青砂浆单体模型的恒定力赋值，恒定力的大小即为S6中获得的沥青砂浆颗粒之间的最大法向力；提取仿真过程中各瞬时沥青砂浆单体模型中各颗粒之间的法向力链分布，确定整个仿真过程中微胶囊所受的最大法向力。