基于断裂力学方法冷再生基层材料疲劳寿命探究【摘要】利用断裂力学方法对冷再生基层材料的疲劳裂纹扩展进行分析，选择合适的断裂力学公式及参数，进而推导出疲劳寿命预估方程，分析方程中参数的取值并给出算例。通过算例得到的结果对影响疲劳寿命的因素进行分析，并与通过试验得到的数据进行对比。结果表明，用断裂力学方法预测含裂缝冷再生基层材料的疲劳寿命更合理。[Abstract]Themethodoffracturemechanicswasusedtoanalysethepropagationoffatiguecracksofcoldrecyclingbasematerial.Thesuitablefracturemechanicsformulaandparameterswerechosenandthenthefatiguelifeforecastequationwasdeduced.Theparametersdeterminationmethodwasanalysedandtheexamplewasgiren.Theconclusionwasgainedthroughcomparingwiththedatabaseobtainedfromthetests.Theresultsshowthatitismorereasonabletoforecastthefatiguelifeofmaterialsofcrackedcoldrecyclingbasebasedonthemethodoffracturemechanics.【关键词】断裂力学；疲劳寿命；参数；寿命预估方程---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---[Keywords]fracturemechanics；fatiguelife；parameter；lifeforecastequation：U416.03文献标志码：B：1000-033X(2012)04-0060-040引言沥青路面基层冷再生技术是一种较新的且具有良好的应用前景的城市道路沥青路面养护技术。近年来，对沥青路面基层冷再生技术的研究取得了一系列成果，但这些成果主要集中在路用性能研究方面，对冷再生材料疲劳性能的研究还相对匮乏。对于冷再生材料疲劳寿命的预估通常是进行冷再生材料的疲劳试验，通过试验结果拟合疲劳预估方程。但是拟合得到的疲劳预估方程和实际寿命间存在较大差距，这主要是因为室内冷再生材料试件的受力状况与实际路面的受力状况之间存在很大差异，而且考虑的因素也较为单一。在20世纪40年代末和50年代初，断裂力学在金属材料中得到了广泛的应用，后来拓展到岩石、混凝土、石膏等非金属材料领域。70年代以来，疲劳断裂力学有了很大发展,逐渐成为对结构疲劳寿命分析预测的有力工具[1-3]。本文通过分析影响冷再生材料疲劳寿命的主要因素，选择合适的参数，利用断裂力学方法推导出冷再生材料疲劳寿命预估方程，估算冷再生材料的疲劳寿命。1基本假定---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---分析冷再生材料的细观组成，发现材料中含有过渡区相组成，这与常规半刚性基层材料有所不同。过渡区相主要包括新界面过渡区和老界面过渡区，新界面过渡区是指集料与新水泥组成的界面，老界面过渡区是指再生集料内原始集料与旧水泥之间的界面，如图1所示。界面过渡区是冷再生混合料力学性能和耐久性的薄弱点。由于水泥在水化和硬化时会产生化学收缩，并放出热量，而集料的作用对收缩产生制约，加上各种材料的热膨胀系数不同，在各个界面处会产生初始应力和微裂纹。此外，在回收沥青路面材料时采用的是机械破碎和饨刨，在老界面处难免也会产生内部微裂纹和初始损伤。目前，断裂力学的理论与方法较少用于研究路面结构半刚性基层材料。一般情况下，路面材料的断裂都属于脆性断裂，断裂前没有明显的预兆，在材料中也不会发生宏观的塑性区域，破坏是突然发生的，对于脆性断裂一般运用线弹性断裂力学。通过以上分析，可以作如下假定。(1)所有冷再生基层材料试件都存在微裂纹，也就是说对冷再生基层材料只进行裂纹扩展寿命的计算。(2)所有冷再生基层材料都是线弹性或准线弹性裂纹体。本文基于以上两个假定，利用裂纹扩展速度公式对冷再---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---生基层材料的疲劳寿命进行估算。2冷再生基层材料疲劳寿命方程构件的疲劳寿命通常由裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命两部分组成，裂纹扩展寿命占主要部分。疲劳裂纹扩展特性可以分成三个区，如图2所示。区内存在一个门槛值AKth,在此区域内循环应力强度因子范围低于门槛值AKth,疲劳裂纹基本不扩展。区为中速扩展区，在此区域内具有应力强度因子范围△!＜大于AKth的疲劳裂纹扩展特...