CN104406866B - 应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法 - Google Patents
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Abstract
应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法，它涉及一种对沥青疲劳性能影响区域的划分方法。本发明是为了解决两种控制模式下沥青疲劳性能差异显著的技术问题。本方法如下：将应力、应变两种控制模式下复数模量‑相位角曲线转折点处的累积耗散能取平均值再取整作为控制模式对沥青疲劳性能影响的阈值，即当累积耗散能小于该值时，疲劳过程不受控制模式影响，为疲劳过程第Ⅰ阶段，当累积耗散能达到该值时，疲劳过程开始受控制模式的影响，为疲劳过程第Ⅱ阶段。本发明将应力、应变两种控制模式对沥青疲劳影响区域进行划分，揭示了不同控制模式下沥青疲劳特性。本发明属于荷载控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法。
背景技术
沥青的疲劳一般按照应力控制和应变控制两种模式进行室内试验和分析。应力、应变两种控制模式下，沥青的疲劳性能具有显著差异，即在不同控制模式下沥青的疲劳曲线(复数模量-荷载作用次数关系曲线、相位角-荷载作用次数关系曲线、复数模量-相位角关系曲线以及能量变化曲线等)存在显著差别。从而导致了沥青疲劳性能评价混乱和评价指标不统一，因此划分应力、应变控制模式对沥青疲劳性能的影响区，对研究不同控制模式下沥青疲劳损伤的差异机理，提出统一的疲劳评价指标具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决两种控制模式下沥青疲劳性能差异显著的技术问题，提供了一种应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法。
应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法按照以下步骤进行：
一、用动态剪切流变仪对沥青进行应力扫描试验或应变扫描试验，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；
二、用动态剪切流变仪在应力控制模式和应变控制模式下对沥青施加步骤一中选取的应力值和应变值循环荷载直到发生疲劳破坏，采集疲劳过程中的应力σ、应变ε、相位角和复数模量|G*|这些动态数据；
三、将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|G*|和相位角进行归一化处理，以疲劳过程中的相位角与初始相位角的比值为横坐标，以复数模量与初始复数模量的比值为纵坐标绘制复数模量-相位角关系曲线；
四、步骤三得到的复数模量-相位角曲线前期随着相位角增加沥青的复数模量不断降低，复数模量-相位角曲线出现转折点，之后复数模量-相位角曲线变化规律出现差异，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wi＝πσεsinδ分别计算两种控制模式下各点的耗散能wi，进而由公式计算复数模量-相位角曲线转折点处所对应的累积耗散能W，其中wi代表第i次循环荷载消耗的耗散能(Pa)；
将两种控制模式下的复数模量-相位角曲线转折点处的累积耗散能取平均值，再取整兆帕作为控制模式对沥青疲劳性能影响的阈值，即当累积耗散能小于该值时，疲劳过程不受控制模式影响，为疲劳过程第Ⅰ阶段，当累积耗散能达到该值时，疲劳过程开始受控制模式的影响，为疲劳过程第Ⅱ阶段，完成应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分。
本发明将应力、应变两种控制模式对沥青疲劳影响区域进行划分，揭示了不同控制模式下沥青疲劳变形特性，对于从根本上分析不同控制模式下沥青疲劳损伤的差异机理以及沥青疲劳性能评价和预测具有重要意义。
附图说明
图1是具体实施方式一步骤一中应力扫描试验结果图，图中A表示试验荷载区；
图2是具体实施方式一步骤一中应变扫描试验结果图，图中B表示试验荷载区；
图3是具体实施方式一步骤三中应力控制模式下复数模量-相位角曲线图；
图4是具体实施方式一步骤三中应变控制模式下复数模量-相位角曲线图；
图5是具体实施方式二步骤一中应力扫描试验结果图；
图6是具体实施方式二步骤一中应变扫描试验结果图；
图7是具体实施方式二步骤三中应力控制模式下复数模量-相位角曲线图；
图8是具体实施方式二步骤三中应变控制模式下复数模量-相位角曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法按照以下步骤进行：
一、用动态剪切流变仪对沥青进行应力扫描试验或应变扫描试验，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；
二、用动态剪切流变仪在应力控制模式和应变控制模式下对沥青施加步骤一中选取的应力值和应变值循环荷载直到发生疲劳破坏，采集疲劳过程中的应力σ、应变ε、相位角和复数模量|G*|这些动态数据；
三、将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|G*|和相位角进行归一化处理，以疲劳过程中的相位角与初始相位角的比值为横坐标，以复数模量与初始复数模量的比值为纵坐标绘制复数模量-相位角关系曲线；
四、步骤三得到的复数模量-相位角曲线前期随着相位角增加沥青的复数模量不断降低，复数模量-相位角曲线出现转折点，之后复数模量-相位角曲线变化规律出现差异，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wi＝πσεsinδ分别计算两种控制模式下各点的耗散能wi，进而由公式计算复数模量-相位角曲线转折点处所对应的累积耗散能W，其中wi代表第i次循环荷载消耗的耗散能；
将两种控制模式下的复数模量-相位角曲线转折点处的累积耗散能取平均值，再取整兆帕作为控制模式对沥青疲劳性能影响的阈值，即当累积耗散能小于该值时，疲劳过程不受控制模式影响，为疲劳过程第Ⅰ阶段，当累积耗散能达到该值时，疲劳过程开始受控制模式的影响，为疲劳过程第Ⅱ阶段，完成应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分。
具体实施方式二：本实施方式应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法按照以下步骤进行：
一、用动态剪切流变仪对沥青进行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，如图5和图6，在应力-应变曲线的线性阶段选取应力值0.27MPa和应变值2％；
二、用动态剪切流变仪在应力控制模式和应变控制模式施加0.27MPa的应力和2％的应变循环荷载直到发生疲劳破坏，采集疲劳过程中的应力σ、应变ε、相位角和复数模量|G*|这些动态数据；
三、将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|G*|和相位角进行归一化处理，以疲劳过程中的相位角与初始相位角的比值为横坐标，以复数模量与初始复数模量的比值为纵坐标绘制复数模量-相位角关系曲线(如图7和图8)；
四、步骤三得到的复数模量-相位角曲线前期随着相位角增加沥青的复数模量不断降低，复数模量-相位角曲线出现转折点，之后复数模量-相位角曲线变化规律出现差异，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wi＝πσεsinδ计算两种控制模式下各点的耗散能wi，进而由公式计算复数模量-相位角曲线转折点处所对应的累积耗散能(其中wi代表第i次循环荷载消耗的耗散能(Pa))，应力控制模式下的累积耗散能W应力＝40.72Mpa，应变控制模式下的累积耗散能W应变＝40.39MPa，取两种控制模式下累积耗散能的平均值为40.56Mpa，再取整兆帕，即W＝41Mpa。该累积耗散能为应力控制模式和应变控制模式对疲劳过程影响区域划分的阈值，当累积耗散能小于该值时，疲劳过程不受控制模式影响，称为疲劳过程第Ⅰ阶段，当累积耗散能达到该值后，疲劳过程开始受控制模式的影响，称为疲劳过程第Ⅱ阶段。
Claims (1)
1.应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法，其特征在于应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分方法按照以下步骤进行：
一、用动态剪切流变仪对沥青进行应力扫描试验或应变扫描试验，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；
二、用动态剪切流变仪在应力控制模式和应变控制模式下对沥青施加步骤一中选取的应力值和应变值循环荷载直到发生疲劳破坏，采集疲劳过程中的应力σ、应变ε、相位角和复数模量|G*|这些动态数据；
三、将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|G*|和相位角进行归一化处理，以疲劳过程中的相位角与初始相位角的比值为横坐标，以复数模量与初始复数模量的比值为纵坐标绘制复数模量-相位角关系曲线；
四、步骤三得到的复数模量-相位角曲线前期随着相位角增加沥青的复数模量不断降低，复数模量-相位角曲线出现转折点，之后复数模量-相位角曲线变化规律出现差异，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wi＝πσεsinδ分别计算两种控制模式下各点的耗散能wi，进而由公式计算复数模量-相位角曲线转折点处所对应的累积耗散能W，其中wi代表第i次循环荷载消耗的耗散能；
将两种控制模式下复数模量-相位角曲线转折点处
的累积耗散能取平均值，再按照四舍五入的方式取整兆帕作为控制模式对沥青疲劳性能影响的阈值，即当累积耗散能小于该阈值时，疲劳过程不受控制模式影响，为疲劳过程第Ⅰ阶段，当累积耗散能达到该阈值时，疲劳过程开始受控制模式的影响，为疲劳过程第Ⅱ阶段，完成应力、应变控制模式对沥青疲劳性能影响区域的划分。
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