【摘 要】
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我国是一个公路养护大国,研究表明沥青混凝土具有一定的自愈能力,且其与温度直接相关。除了现较为常用的红外加热及微波加热等热诱导愈合手段之外,电磁感应加热作为一种绿色、先进、高效的沥青路面养护手段,其具有良好的应用价值,国内外研究者对此展开了一系列研究。有研究发现,在感应加热过程中,沥青混凝土在纵向上呈现出明显的温度梯度分布特性,这将导致沥青混凝土在不同深度的愈合效率不同。然而目前还缺乏一套完整的方法
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我国是一个公路养护大国,研究表明沥青混凝土具有一定的自愈能力,且其与温度直接相关。除了现较为常用的红外加热及微波加热等热诱导愈合手段之外,电磁感应加热作为一种绿色、先进、高效的沥青路面养护手段,其具有良好的应用价值,国内外研究者对此展开了一系列研究。有研究发现,在感应加热过程中,沥青混凝土在纵向上呈现出明显的温度梯度分布特性,这将导致沥青混凝土在不同深度的愈合效率不同。然而目前还缺乏一套完整的方法体系,来通过数值模拟分析这种传热行为,模拟过程中的温度变化和能量传递过程,探索各种因素对感应加热传热行为的影响规律,寻求合适的加热方式和参数设置。因此,首先,本研究根据相关技术规范和要求,成型AC-13钢砂沥青混凝土车辙板,再用亚微米级CT扫描仪扫描得到由车辙板切割的小梁试样的扫描图像,并对图像进行处理和阈值分割;其次,利用医学软件Mimics对钢砂沥青混凝土试件的三维模型进行重建,经过后处理和网格划分后,将其转换为可进行有限元分析的实体三维细观模型;随后,通过DSR试验分析70#基质沥青的流动特性系数确定其起始自愈合温度约为36℃,并在COMSOL Multiphysics软件中建立感应加热系统有限元分析模型,从时间和空间上分析在不同钢砂掺量、电流强度及加热方式下,参数变化对感应加热温度场的影响特性;接下来从能量的角度出发,计算在感应加热过程中钢砂对沥青混凝土传递的热量,综合考虑感应加热效果与能量利用效率,以优化参数配置。最后,通过感应加热试验验证模型的正确性,分别对不同掺量的小梁试件进行感应加热,利用红外成像仪拍摄沥青混凝土愈合过程中的红外图像,结果表明,试验与模拟结果的吻合率达84.3%,并以此对温度模拟结果进行了修正。
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