【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于沥青混合料应变分析方法，具体涉及一种沥青混合料间接拉伸试验水平应变分析方法，用于沥青混合料抗裂性能的评价。
技术介绍
1、低温会提高沥青材料的脆性，在温度应力和荷载作用下会导致沥青路面产生裂缝，而车辆的荷载作用会加速裂缝的扩展，使得路面更容易受到其他不利因素的侵害。裂缝的存在不仅降低了路面的抗滑性能，增加了车辆行驶的危险性，还影响了行驶的平稳性和行车舒适性。此外，裂缝的存在对路面结构稳定性和使用寿命造成严重威胁，维修和修复成本昂贵。因此，研究沥青路面抗裂性能具有不可忽视的重要性。然而，当前沥青混合料抗裂性能评价主要采用宏观试验方法，上述方法仅限于沥青混合料抗裂性能的整体评价，这存在明显的弊端。裂缝通常从局部缺陷或弱点开始形成，而宏观试验难以准确捕捉这些微观细节，仅通过宏观试验难以深入了解局部应变演化过程。
2、数字图像相关法是一种测量物体表面应变和变形的技术方法。该方法通过跟踪物体表面散斑图案的变形过程，计算散斑域的灰度值变化，从而得到被测物表面的变形和应变数据。为理解裂缝的起源、演化以及材料内部变形提供详尽而准确的信息。目前数字图像相关法多用于研究沥青混合料的表面变形，忽视了应变与开裂的关系，材料应变达到极限后会演化成裂缝，其中微观裂缝是肉眼不可见的，难以通过数字图像相关法进行直接识别，因此借助数字图像相关法，获取沥青混合料的应变演化过程，提出相应的分析方法来确定肉眼不可见的微观裂缝产生时刻和量化水平应变演化过程，对于准确评价沥青混合料的抗裂性能和指导沥青混合料设计具有重要意义。
3、针对
技术实现思路
1、本专利技术为了解决目前缺乏量化沥青混合料在拉伸作用下其水平应变演化规律的有效方法的问题，提出一种沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，用于研究沥青混合料的启裂点和抗裂性能。
2、本专利技术沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法按照以下步骤实现：
3、一、对标准沥青混合料试件的上下表面进行切割，保证切割断面光滑平整，将断面的集料和砂浆作为天然散斑进行观测，得到预处理试件；
4、二、采用加载设备对预处理试件进行间接拉伸试验，在试验过程中，通过数字图像采集设备实时记录预处理试件在间接拉伸过程中的照片，试验过程中通过加载设备记录加载力随时间的变化曲线，得到荷载-时间曲线图；
5、三、将试件图片导入数字图像分析软件中，计算预处理试件在间接拉伸试验过程中表面的水平应变大小，以水平应变为纵坐标，时间为横坐标，绘制得到应变-时间的曲线；
6、四、步骤三得到的应变-时间的曲线呈现两阶段特征变化，第一阶段水平应变随着时间增加呈现线性增长的趋势，第二阶段水平应变随着时间增加呈现指数增长的趋势，由此第一阶段水平应变随时间的变化拟合的方程如式(1)所示，
7、ε＝at+b (1)
8、第二阶段水平应变随时间的变化拟合的方程如式(2)所示，
9、ε＝cedt (2)
10、式中，ε为水平应变，t为时间，a,b,c,d分别为模型的拟合参数，e为自然常数；
11、五、去掉应变-时间曲线前9％～12％时间的应变数据，选取去掉应变数据的起始时间t′到总加载时间tmax之间的应变数据，采用时间t′和相应的水平应变值，以及时间tth和相应的水平应变值根据式(1)进行拟合，确定参数a和b，得到第一阶段方程，时间tth以1.1～1.2t′为起始，根据第一阶段方程计算tth、tth′、tth″时刻对应的水平应变作为预测水平应变，tth＜tth′＜tth″且tth、tth′、tth″为相邻的测试时间点，按照公式(3)计算tth、tth′和tth″时刻的h；
12、
13、式中，εm为实测水平应变，εp为预测水平应变，εma为t′到tth的实测水平应变均值；
14、六、当tth、tth′、tth″三个时刻的h均大于5％，则确定tth时刻是分界点，在tth时刻出现了微裂缝，否则选取tth′作为tth，逐次选取tth进行迭代计算，直至出现分界点；
15、七、根据获取的分界点分别拟合沥青混合料试件应变-时间的曲线的第一阶段方程和第二阶段方程，分析沥青混合料试件的极限水平应变和裂纹的扩展速率；
16、然后根据荷载-时间曲线图获取峰值荷载对应的时间，获取分界点(时间)到峰值荷载对应时间即为非线性应变时间；以预处理试件的圆心作为坐标系的原点，获取分界点时刻预处理试件表面每个分析区的水平应变εi以及水平坐标xi，按照公式(4)进行计算水平应变的合成水平应变x坐标xε，从而完成沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析；
17、
18、式中，εi和xi分别是指第i个应变分析区对应的水平应变和水平坐标，n是指整个表面应变分析区的总数。
19、本专利技术提供一种利用两阶段模型来表征沥青混合料在间接拉伸试验中水平应变演化规律的分析方法，并提出启裂点的识别方法，本专利技术充分发挥数字图像相关方法在获取应变数据的准确性和高效性，可以将启裂点的高应变区与微观裂缝进行关联，为分析沥青混合料的抗裂性能提供了重要参考。上述方法能实现水平应变演化过程的量化表征，并且可以自动识别启裂点，实现试件加载和开裂过程的解耦分析，可以为沥青混合料抗裂性能评价和设计提供保障。
20、本专利技术沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法包括以下有益效果：
21、(1)本专利技术借助数字图像相关技术来获取水平应变的演化过程，具有操作便捷，测试结果准确等优点；
22、(2)本专利技术所述的两阶段模型可以充分表征沥青混合料间接拉伸试验水平应变曲线的特征，结合试件加载过程和开裂过程的材料特性，为每个阶段单独建立表征模型，更符合实际情况；
23、(3)本专利技术所述的启裂点确定方法，可以结合两阶段模型的特点实现启裂点的识别，考虑了水平应变的演化规律；
24、(4)提出了沥青混合料水平应变两阶段模型可以实现水平应变演化规律的量化评价，且第一阶段对应加载过程，第二阶段对应开裂过程，分界点对应启裂点，具有明确的物理意义，分析启裂点时刻试件表面的水平应变合成水平坐标能表征开裂的偏移情况，分析试件的均匀性，而且非线性应变阶段时间可以表征试件的抗开裂极限能力；
25、(5)本专利技术提供的分析方法，不仅可以判断试件的启裂点，还能提供不同阶段水平应变演化规律的特征参数，例如起裂应变、加载阶段应变增长速率和破坏阶段应变增长速率等详细信息，为进一步分析沥青混合料的抗裂特性提供信息。
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1.沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于该沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤一中沥青混合料试件是标准马歇尔试件。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤一中沥青混合料试件的高度为50mm，直径为101.6mm。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中图像采集的频率小于0.1s。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中所用的加载设备为UTM-250加载设备。
6.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中间接拉伸试验过程中当试验温度为10～30℃时，控制加载速率为50mm/min；当试验温度为-10～0℃时，控制加载速率为1mm/min。
7.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸
8.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤五中去掉应变-时间曲线前10％时间的应变数据。
9.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤七中分析区的边界范围是以预处理试件的圆心为坐标原点，选取水平位置在[-2.5cm,2.5cm]范围内的区域作为分析区范围。
10.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤七中第一阶段方程中的a拟合参数越小，表明沥青混合料试件的极限水平应变越大；第二阶段方程中的c和d越大，表明沥青混合料试件的裂缝扩展速率越大。
...【技术特征摘要】
1.沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于该沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤一中沥青混合料试件是标准马歇尔试件。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤一中沥青混合料试件的高度为50mm，直径为101.6mm。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中图像采集的频率小于0.1s。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中所用的加载设备为utm-250加载设备。
6.根据权利要求1所述的沥青混合料间接拉伸试验水平应变演化过程分析方法，其特征在于步骤二中间接拉伸试验过程中当试验温度为10～30℃时，控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭忆秋，代明欣，王伟，张凡池，郭福源，张俊杰，肖神清，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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