沥青混合料单轴压缩离散元模拟：应力-应变与接触力分析

"基于离散元模拟的沥青混合料单轴压缩试验细观力学分析 (2015年)" 本文详细探讨了使用离散元方法（DEM）对沥青混合料AC-16进行二维模型构建及单轴压缩试验的模拟过程。离散元模拟是一种强大的数值工具，它能够对复杂材料的微观行为进行精确分析。在这个研究中，科研人员利用FISH语言编程实现了这一模拟，FISH是岩土工程软件FLAC3D内置的一种脚本语言，适用于定制复杂的计算流程。 研究人员关注的重点在于单轴压缩试验中的力学响应，包括应力-应变关系、接触力分布、颗粒位移、接触压力和接触拉力的变化。随着轴向应变的增加，试验结果显示，试件内部的接触压力和拉力分布逐渐变得稀疏，集中现象减少，这意味着颗粒间的相互作用在变形过程中变得更加分散。此外，随着轴向应变的增大，各部分（整体、集料与沥青砂浆间、沥青砂浆间、集料间）的接触压力个数比例降低，而接触拉力个数比例则增加，这反映了试件在受压时内部结构的动态变化。 进一步分析发现，无论是整体还是局部，接触压力的均值和接触拉力的均值在初期阶段都是增加的，但随后出现减小趋势。这种现象可能与沥青混合料的非线性变形特性有关，尤其是在达到一定应变后，材料的破坏和塑性变形导致了压力的重新分布。 关键词如“沥青混合料”、“单轴压缩试验”、“离散元”和“接触力”揭示了研究的核心内容。沥青混合料作为道路建设的重要材料，其力学性能直接影响路面的质量和寿命。单轴压缩试验是评估材料力学性能的经典实验，离散元方法在此提供了深入理解材料微观行为的可能性。接触力和位移的分析则帮助我们了解颗粒间的相互作用如何影响整体的应力分布和变形模式。 这项研究为沥青混合料的微观力学特性提供了新的见解，对于优化道路设计、预测长期性能和预防病害具有重要价值。同时，使用FISH语言编程实现的离散元模拟也为其他复杂材料的研究提供了借鉴，展现了数值模拟在工程科学领域的广阔应用前景。