[发明专利]一种基于断裂力学理论的沥青疲劳性能评价方法

摘要

一种基于断裂力学理论的沥青疲劳性能评价方法，方法如下：采用动态剪切流变仪对沥青进行疲劳试验，基于其基础试验参数计算裂纹长度数据与累计耗散能数据并绘制累计耗散能‑裂纹长度曲线，分析确定应力、应变控制模式下的裂纹发展缓慢扩展期进入失稳动态扩展期的转折点，即累计耗散能‑裂纹长度曲线第三个转折点，将该转折点处裂纹长度对应的荷载作用次数作为沥青疲劳寿命，完成对沥青疲劳性能的评价。本发明对应力、应变控制模式下沥青疲劳性能进行了评价，从内部结构变化分析揭示了沥青疲劳性能损伤机理，对于沥青材料的抗疲劳性能的评价，乃至沥青材料生产与应用具有重要意义。

主权项

1.一种基于断裂力学理论的沥青疲劳性能评价方法，其特征在于，步骤一、用动态剪切流变仪对沥青进行8mm平行板应力扫描试验和应变扫描试验，然后以应变为横坐标、应力为纵坐标绘制应力‑应变关系曲线，在应力‑应变曲线的线性阶段选取应力值和应变值；步骤二、以步骤一选取的应力值或者应变值作为控制荷载，用动态剪切流变仪在应力、应变控制模式下对沥青施加以控制荷载为幅值的正弦荷载直到发生疲劳破坏，采集疲劳过程中的应力σ、应变ε、相位角δ、转矩T、偏转角和动态模量|G^*|这些基础动态数据；步骤三、根据步骤二得到的应力控制模式和应变控制模式下的复数模量偏转角试件高度h＝0.002m这些试验参数，依据公式计算得到各点裂纹长度，同时根据步骤二中得到的应力σ，应变ε和相位角δ这些粘弹参数，依据公式w_i＝πσεsinδ、计算得到各点累计耗散能W，进而以疲劳过程中的裂纹长度r为横坐标、累计耗散能W为纵坐标绘制累计耗散能‑裂纹长度曲线；步骤四、分析步骤三得到的应力、应变控制模式下累计耗散能‑裂纹长度曲线存在三个转折点，基于断裂力学理论将累计耗散能‑裂纹长度曲线分为四个不同阶段，其分别为孕育期、过渡期、缓慢扩展期和失稳动态扩展期；分析裂纹发展从缓慢扩展期进入失稳动态扩展期的时刻对应于累计耗散能‑裂纹长度曲线后期由线性阶段进入非线性阶段的第三个转折点，计算两种控制模式下的累计耗散能‑裂纹长度曲线该转折点处裂纹长度，基于该裂纹长度得到两种控制模式下的荷载作用次数，即沥青的疲劳寿命。