CN102645527A - 基于dct和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，包括试件制备，将试件侧面刷白，并按照一定距离打上网格，将试样安装于加载夹具中，并使试件与MTS疲劳机上下传动轴连接在一起；安装测试试件之后调试MTS，打开预设疲劳程序；通过DCT实验测出试件破环的最大荷载，然后通过不同应力比和与之对应的疲劳次数回归出疲劳方程，从而评价材料的疲劳性能；测定时在试件的对面加载一个高清摄像机，在高清摄像的视野范围内，将加载次数与一个数显计数器连接起来，同时通过不同加载次数时摄影图片中固定两点之间距离变化，研究裂缝宽度发展，从而得出加载次数与裂缝扩展长度的关系以及裂缝扩展速度。

Description

基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法

技术领域

本发明属于公路沥青路面实验室模拟测试技术领域，涉及一种有关沥青混合料疲劳性能的试验新方法。具体涉及一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法。

背景技术

近年来，随着我国公路行业的蓬勃发展，沥青路面得到了广泛的应用，沥青路面材料耐久性测试方法(主要是疲劳实验)一直是公路领域研究的热点。现阶段，国内外关于沥青混合料疲劳性能测试方法很多，包括小梁疲劳实验、直接拉伸实验、APA疲劳试验、现场轮载试验等。小梁疲劳实验是实验室最常采用的实验方法，分三点加载和四点加载两种，虽然它可以简单的预测沥青混合料的疲劳性能，但仅能表征材料的二维应力状态，且低估了沥青混合料的疲劳寿命，同时小梁疲劳实验属于间接拉伸疲劳实验，并不能完全模拟沥青混合料在使用过程中的实际受力状态；直接拉伸实验由于端部必须用特制胶进行粘结，实验过程比较繁琐；APA疲劳试验属于室内轮载实验，虽然可以模拟现场，但是低劲度沥青混合料的疲劳易受车辙影响；现场轮载模拟虽能直接确定实际轮载作用下的疲劳响应，但是费用高、周期长。综上所述，迫切需要一种方便实用的研究沥青混合料疲劳性能的方法与装置。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，该方法基于高清摄影技术，是对传统DCT(Disk-ShapedCompact Tension)研究断裂能方法的改进，用它来研究沥青混合料的疲劳性能。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，其特征在于，具体测试按如下步骤进行：

1)按照ASTM-D7313-07a相关的技术要求制备试件，所述的试件为厚度为50mm，直径为150mm的圆块体，其中，圆块体一端切除5mm，对圆块体中心线靠近切除边预先切缝，长度为62.5mm；在圆块体上钻有直径为25mm的两个孔，该两个孔的中心线位于切缝两侧25mm，且距离切除边35mm；两个孔用来连接加载夹具；

2)试件制备好之后，先将试件侧面刷白，并按照一定的距离打上网格；

3)按照DCT实验要求，将试样安装于加载夹具中，并使试件与MTS疲劳机上下传动轴连接在一起；安装测试试件之后调试MTS，打开预设疲劳程序；

4)通过DCT实验测出试件破环的最大荷载，之后按照相应的应力比采用与之对应的荷载、加载波形及频率为10Hz的连续正弦波条件下，测出不同应力比对应的疲劳寿命，然后通过不同应力比和与之对应的疲劳次数回归出疲劳方程，从而评价材料的疲劳性能；

5)测定时在试件的对面加载一个高清摄像机，用于研究在具体加载过程中裂缝扩展的速率，同时分析裂缝发展的峰值；在高清摄像的视野范围内，将加载次数与一个数显计数器连接起来，同时通过不同加载次数时摄影图片中固定两点之间距离变化，研究裂缝宽度发展，从而得出加载次数与裂缝扩展长度的关系以及裂缝扩展速度。

本发明是基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，与已有技术相比有以下技术优点：

1、将已有测定断裂能的DCT技术进行了改造，使它能够在预切缝前提下进行沥青混合料的疲劳实验，可以更好的模拟路面出现初始损伤后沥青混合料的疲劳性能。

2、综合了小梁疲劳试验和DCT实验的优点，可以更好的预测出沥青混合料的疲劳性能。

3、通过使用高清摄影技术，在加载过程中可以定量的研究裂缝扩展规律。同时可以研究应力比与沥青混合料参数的变化规律。

4、相比传统疲劳实验，该实验试件制备方便，同时可以充分利用有限的试件(一个成型的试件可以切割数个可用试件)。

5、通过高清摄影，避免了使用传统DCT实验采用的应变片，不仅造价降低，而且结果更加精确，同时实验结果可以通过影像方式保存下来，为日后的科研工作提供一定的基础资料。

附图说明

图1是试件尺寸图；其中，图(a)是试件主视图，图(b)是试件侧视图。

图2是网格示意图；

图3是加载夹具示意图；

图4是高清摄影机布置图；

图5是加载设备与数显计数器示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本实施例给出一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，具体测试的测试过程如下：

1、按照ASTM-D7313-07a相关的技术要求制备试件，具体规格数据见图1所示。图中A代表整个试件，B、C代表在试件预先钻的小孔，D代表了预先切缝。试件既可以是实验室成型(旋转压实)，也可以是现场钻心取样。整个尺寸要严格按照要求进行设定。一般情况下，一个成型的试件通过切割可以制备成数个满足实验要求的试件，所以制样较为方便。

参见图1，试件为厚度为50mm，直径为150mm的圆块体，其中，圆块体一端切除5mm，对圆块体中心线靠近切除边预先切缝，长度为62.5mm；在圆块体上钻有直径为25mm的两个孔(B、C)，该两个孔的中心线位于切缝D两侧25mm，且距离切除边35mm；两个孔(B、C)用来连接加载夹具。

2、按要求制备好试件之后，先将试件侧面刷白，并按照一定的距离(5mm)打上网格(图2)。

3、按照DCT实验要求，加工相应的加载夹具(如图3所示)，该加载夹具为一对，分别穿过试件的两个孔，并将加载夹具与MTS疲劳机上下传动轴连接在一起。安装试件之后调试MTS疲劳机，打开预设疲劳程序。

4、通过DCT实验测出试件破环的最大荷载，之后按照相应的应力比(比如0.2、0.3、0.4等)采用与之对应的荷载，加载波形及频率为10Hz的连续式正弦波条件下测出不同应力比对应的疲劳寿命，然后通过不同应力比和与之对应的疲劳次数回归出疲劳方程。从而评价材料的疲劳性能。

5、测定时在试件的对面加载一个高清摄像机(见图4)。采用这样的手段来研究在具体加载过程中裂缝扩展的速率，同时可以分析裂缝发展的峰值。在研究过程中为了能够将加载次数与裂缝扩展速度联系起来，在高清摄像的视野范围内，将MTS疲劳机的加载次数与一个数显计数器连接起来(如图5)。在具体加载过程中主要是通过高清摄影采集的画面，确定裂缝的扩展宽度和长度。通过静态画面中网格之间的距离变化来分析其宽度和长度的变化情况。如图2中，通过B和C两点之间距离变化可以得出A点裂缝在具体某一加载次数时宽度值。同时通过不同加载次数时摄影图片中固定两点之间距离变化，研究裂缝宽度发展，从而得出加载次数与裂缝扩展长度的关系以及裂缝扩展速度。也可以就某一点裂缝扩展宽度进行研究，探究其与加载次数的关系，进而确定疲劳裂缝扩展模型。

与传统的DCT实验相比，该实验对位移的观测采用了高清影像技术，因此不需要在预裂缝处设置位移应变片，从而简化了实验过程，提高了实验效率。

Claims (1)

1.一种基于DCT和高清影像技术的沥青混合料疲劳试验方法，具体测试按如下步骤进行：

1)按照ASTM-D7313-07a相关的技术要求制备试件，所述的试件为厚度为50mm，直径为150mm的圆块体，其中，圆块体一端切除5mm，对圆块体中心线靠近切除边预先切缝，长度为62.5mm；在圆块体上钻有直径为25mm的两个孔，该两个孔的中心线位于切缝两侧25mm，且距离切除边35mm；两个孔用来连接加载夹具；

2)试件制备好之后，先将试件侧面刷白，并按照一定的距离打上网格；

3)按照DCT实验要求，将试样安装于加载夹具中，并使试件与MTS疲劳机上下传动轴连接在一起；安装测试试件之后调试MTS，打开预设疲劳程序；

4)通过DCT实验测出试件破环的最大荷载，之后按照相应的应力比采用与之对应的荷载、加载波形及频率为10Hz的连续正弦波条件下，测出不同应力比对应的疲劳寿命，然后通过不同应力比和与之对应的疲劳次数回归出疲劳方程，从而评价材料的疲劳性能；

5)测定时在试件的对面加载一个高清摄像机，用于研究在具体加载过程中裂缝扩展的速率，同时分析裂缝发展的峰值；在高清摄像的视野范围内，将加载次数与一个数显计数器连接起来，同时通过不同加载次数时摄影图片中固定两点之间距离变化，研究裂缝宽度发展，从而得出加载次数与裂缝扩展长度的关系以及裂缝扩展速度。

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