[发明专利]一种基于离散元的钢桥面铺装层间剪切试验模拟方法

摘要

本发明是一种基于离散元的钢桥面铺装层间剪切试验模拟方法，属于钢桥面铺装技术领域，具体步骤为：参照钢桥面铺装室内试验复合试件，在PFC3D软件中生成与室内试验试件尺寸和级配都相同的三维离散元复合试件；给钢桥面铺装复合试件中的粗集料颗粒内部、沥青砂浆颗粒内部、钢板颗粒内部、粗集料颗粒与沥青砂浆颗粒之间、粗集料颗粒与钢板颗粒之间、沥青砂浆颗粒与钢板颗粒之间赋予相应的接触类型；引入层间粗糙度和层间气泡两个概念，通过FISH编程，建立考虑不同层间接触状态的钢桥面铺装复合试件模型；通过墙体对钢桥面铺装复合试件模型进行剪切，分析不同层间接触状态对钢桥面铺装层间剪切破坏机理的影响，具有准确有效的优点。

主权项

1.一种基于离散元的钢桥面铺装层间剪切试验模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：用PFC3D软件中的“wall”命令生成给定的沥青铺装层区域，根据粗集料模型构建方法，在沥青铺装层区域投放粗集料颗粒；步骤2：在沥青铺装层区域内按矩形排列方式，规则地生成若干个粗集料颗粒，填满整个区域，通过FISH编程判断颗粒单元是否属于粗集料颗粒，如果是，则识别为粗集料颗粒，否则识别为沥青砂浆颗粒，并根据空隙模型构建方法，删除其中的沥青砂浆颗粒，形成沥青铺装层的空隙单元，从而生成沥青铺装层模型；步骤3：用“wall”命令生成给定的钢板区域，按矩形排列方式规则地生成若干个钢板颗粒构成钢板模型，并且与生成的沥青铺装层模型组合成为钢桥面铺装复合试件模型；步骤4：对钢桥面铺装复合试件模型中的粗集料颗粒内部、沥青砂浆颗粒内部、钢板颗粒内部、粗集料颗粒与沥青砂浆颗粒之间、粗集料颗粒与钢板颗粒之间、沥青砂浆颗粒与钢板颗粒之间赋予相应的接触类型，并且通过相应的本构模型表示；步骤5：把沥青铺装层模型中的粗集料颗粒与钢板颗粒直接接触的颗粒数占沥青铺装层模型中所有与钢板模型直接接触的总颗粒数的百分比作为第一类层间接触的参数，把此参数定义为层间粗糙度，通过FISH编程控制粗集料颗粒与钢板颗粒接触颗粒单元的百分比值，最终生成多个不同层间粗糙度的钢桥面铺装复合试件模型；把沥青铺装层模型中直接与钢板模型接触的空隙单元数占层间钢板颗粒总数的百分比作为第二类层间接触的参数，并且把此参数定义为层间气泡，通过FISH编程随机删除其中的沥青铺装层模型中与钢板颗粒直接接触颗粒单元中50、100或200个数量的沥青砂浆颗粒，最终生成多个不同层间气泡的钢桥面铺装复合试件模型；步骤6：通过墙体对形成的不同层间接触装卸的钢桥面铺装复合试件模型进行剪切，通过FISH编程采集剪应力和剪切位移变量信息，绘制剪切‑位移曲线，并对层间裂纹的发展、层间颗粒的接触力和位移的变量信息进行跟踪。