影响沥青混合料性能的因素众多,使用传统试验方法分析这些因素的影响以及它们之间的相互作用是非常困难的,且难以在微细观的层面对沥青混合料的内部组成结构及力学特性进行分析。近些年来离散元数值仿真技术逐渐应用于沥青混合料的材料设计及性能仿真评价,成为研究沥青混合料性能的有效工具。目前离散元仿真的主要方法主要有两大类,其一是基于CT扫描试件,再通过切片重构技术生成集料颗粒模型,但受到识别精度和技术条件的制约,常导致集料颗粒的棱角信息和表面纹理信息损失较严重,而且试件成型期间骨料颗粒被压碎的细节信息很难被识别出来。其二是通过计算机算法直接生成集料颗粒模型,简单高效,但生成的多面体单元难以表征真实集料颗粒表面丰富的凹凸轮廓构造,与真实颗粒的宏细观结构信息差异较大。此外,后者的集料颗粒离散元模型大多采用相互重叠的球体或者多个等半径球体描述集料颗粒的几何形态,模型刚度无穷大,体积不可变化,也就意味着集料颗粒离散元模型不允许破碎或断裂,导致仿真结果与实际情况明显不符。基于此,本文采用三维结构光扫描技术扫描集料颗粒,尝试建立基于真实集料颗粒形态的可破损集料颗粒离散元模型、颗粒内部力学分析模型及其混合料性能仿真评价方法,主要内容如下:首先,为了高效准确的获取基于真实集料颗粒形态的集料颗粒轮廓模型,采用三维结构光扫描技术扫描真实集料颗粒。该技术为面扫描技术,可以同时扫描待测集料颗粒的一个面,精确测量集料颗粒表面复杂的曲面轮廓信息,将每个测量面拼接即可获得集料颗粒轮廓模型。相比CT扫描图像处理技术和计算机算法随机生成技术,三维结构光扫描技术可快速、准确地建立基于真实集料颗粒形态的集料颗粒轮廓模型。选取具有典型形状特征的粗集料,对这些集料进行结构光扫描,建立了基于真实集料形态特征的集料颗粒轮廓模型数据库。然后,开展了集料混合料的压碎试验以研究集料颗粒破损的形式,发现破损主要以集料棱角的破碎为主,少量发生集料颗粒的断裂,以此作为集料颗粒离散元模型破损的原则。根据集料颗粒在沥青混合料细观结构内部的集中应力传递路径及其受力局面,提出了集料颗粒破损的四种可能模式:压、剪碎和压、剪断。其次,为了获得可损伤颗粒的离散元模型,提出了不等半径球体填充法填充集料颗粒三维模型。所有填充球体互不重叠、相邻球体外切,采用较大半径的填充球体填充集料颗粒模型内部空间,小半径的填充球体保证模型的棱角和表面轮廓构造,不等半径球体填充的好处是既可以使模型破损形式与真实集料力学状态相符,又能使总的球体个数不会太多从而影响模型的计算效率,以95%的体积填充度作为填充效果评价指标,可以较好的平衡模型精度和计算效率。采用平行粘结模型将这些球体“粘结”为一个整体,从而构建了可破损的集料颗粒离散元仿真分析模型。再次,为了更准确地模拟颗粒内部填充球体间接触力学模型的实际断裂效果,标定了集料颗粒离散元模型内部的线性平行粘结模型接触参数,对模型断裂域内的两颗最大半径填充球体间的粘结模型参数进行修正,消除因填充球体半径的不同导致的粘结键应力的差异,进行单颗集料颗粒离散元模型压碎试验模拟验证了集料颗粒离散元模型的可破损特性,与真实集料颗粒压碎试验结果基本一致。最后,为了验证颗粒破损局面下对沥青混合料性能的影响,采用室内旋转压实试验、无侧限抗压试验和离散元仿真模拟相结合的方法,验证了构建的可破损集料颗粒离散元模型和沥青混合料虚拟试样的可靠性和准确性。基于旋转压实试验、单轴抗压试验及其体积、力学指标来看,可破损的集料颗粒离散元模型与室内试验结果更为接近。研究结果表明,OGFC相比AC和SMA级配随压实位移增大内力增长率最小,15%含量的针片状颗粒明显阻碍了混合料内部应力的传递,并且可能导致了较多的集料颗粒破碎,室内条件下针片状颗粒的增多使得沥青混合料不易压实。