沥青混合料界面效应的多尺度分析

朱兴一：同济大学副教授，博士生导师。共发表和录用论文40余篇，以第一和通讯作者收录/录用SCI期刊论文18篇、EI期刊7篇，被引用110次(google scholar)。本书首先介绍有限元法、边界元法、离散元法、和分子动力学的发展历史、基本原理。这四种常用的数值模拟方法各有所长，亦各有所短，作者希望通过原理的介绍，使读者不仅对这些常用数值模拟方法有所了解，也能从中学会权衡和评判哪个方法最适合用来研究本人所需解决的科学及工程问题。本书的第三章到第五章将分别从微观、细观、宏观三个尺度介绍各个数值模拟方法在道路工程中的应用。第六章将从界面效应为切入点，介绍通过这些数值模拟方法及各模拟方法之间的耦合来实现道路材料的多尺度分析。

朱兴一：同济大学副教授，博士生导师。共发表和录用论文40余篇，以第一和通讯作者收录/录用SCI期刊论文18篇、EI期刊7篇，被引用110次(google scholar)。

前言 1 绪论 1.1 界面的多尺度效应 1.2 多尺度的研究方法及其在沥青混合料性能研究中的进展 1.2.1 基于纳微观尺度测试技术的沥青混合料性能研究 1.2.2 基于分子动力学的沥青与集料界面性能研究 1.2.3 基于细观力学的沥青混合料性能研究 1.2.4 沥青混合料细观数值仿真试验 1.3 本书的研究范围和结构 2 沥青混合料界面微区特性及其表征 2.1 面向界面微区的微纳米尺度试验方法 2.1.1 纳米压痕测试技术简介 2.1.2 原子力显微镜测试技术简介 2.1.3 扫描电镜能谱分析技术简介 2.2 测试试件制备 2.3 基于纳米压痕测试技术的界面区力学性能分析 2.3.1 沥青 2.3.2 集料 2.3.3 配合比设计 2.3.4 测试方法 2.3.5 测试结果 2.4 基于扫描电镜能谱技术的界面区微观形貌及化学组成分析 2.4.1 界面区微观形貌 2.4 _2界面区化学组成 2.5 基于AFM_QNM的界面区黏结强度分析 2.5.1 材料和实验方法 2.5.2 黏结强度试验结果 2.5.3 沥青试样表面形貌测试结果 2.5.4 沥青试样黏附力测试结果 2.5.5 黏附力、黏聚力和黏结强度之间的关系 2.6 小结 3 沥青—集料界面分子尺度模拟研究 3.1 分子模拟理论基础 3.1.1 MD的发展历史 3.1.2 基本原理 3.1.3 力场 3.1.4 数值算法 3.1.5 统计系综 3.1.6 边界条件 3.1.7 模拟流程 3.2 沥青—集料界面分子模型构建 3.2.1 常用沥青分子模型 3.2.2 沥青分子模型构建与检验 3.2.3 矿质集料模型 3.2.4 沥青—集料界面模型 3.3 沥青—集料界面黏附行为 3.3.1 界面黏附行为表征方法 3.3.2 模拟细节 3.3.3 组分分子与集料表面结合能 3.3.4 沥青模型与集料表面结合能 3.3.5 沥青分子在集料表面的运动特征 3.4 沥青—集料界面力学行为 3.4.1 界面力学行为模拟方法 3.4.2 界面黏结强度 3.4.3 AFM黏附力 3.5 集料表面构造对界面黏附性能的影响 3.5.1 模拟细节 3.5.2 表面粗糙结构对沥青分子的嵌锁作用 3.5.3 界面结合能 3.5.4 界面黏结强度 3.6 水对沥青一集料界面性能劣化的影响 3.6.1 水在沥青中的输运模拟 3.6.2 水在沥青材料中的扩散特征 3.6.3 沥青一集料界面的水损坏 3.7 小结 4 基于细观力学的沥青混合料界面效应研究 4.1 复合材料细观力学简介 4.1.1 复合材料有效性质的近似解析方法 4.1.2 复合材料界面效应的细观力学研究 4.2 基于细观力学的多夹杂复合材料有效性能预测 4.2.1 预测模型 4.2.2 有效弹性模量 4.2.3 有效剪切模量 4.2.4 多步骤多相细观力学模型 4.3 具有弹簧型界面的三维多夹杂复合材料细观力学解析模型 4.3.1 细观力学模型描述 4.3.2 有效杨氏模量公式 4.3.3 有效剪切模量公式 4.4 具有黏弹性弱界面的黏弹性复合材料细观力学模型 4.4.1 模型的建立 4.4.2 单相颗粒增强线黏弹性复合材料有效性能的解析实现 4.4.3 模型验证 4.4.4 多相颗粒增强线黏弹性复合材料的有效性能预测 4.5 细观力学模型在沥青混合料性能预测中的应用 4.5.1 沥青混合料弹性性能的预测 4.5.2 沥青混合料蠕变性能的预测 4.6 小结 5 基于快速多极边界元法的沥青混合料界面效应研究 5.1 快速多极边界元法研究进展 5.2 快速多极边界元法基本原理 5.2.1 二维弹性力学的快速多极边界元基本格式 5.2.2 快速多极边界元基本算法 5.3 多夹杂复合材料的快速多极边界元法 5.4 具有弹簧型界面层的多夹杂复合材料快速多极边界元法 5.5 具有完好界面的黏弹性快速多极边界元法 5.6 具有黏弹性弱界面的黏弹性快速多极边界元法 5.7 快速多极边界元法在沥青混合料界面效应研究中的应用 5.7.1 基于图像处理技术的沥青混合料试件数值建模 5.7.2 图像采集及预处理 5.7.3 图像识别及等效 5.7.4 建模及网格划分 5.7.5 沥青混合料试件弹性模量预测 5.7.6 沥青混合料黏弹性性能研究 5.8 小结 6 基于有限元法的沥青混合料界面效应研究 6.1 界面区对碳纳米纤维增强混凝土弹性模量的影响分析 6.1.1 有效集料模型 6.1.2 考虑界面效应的混凝土有限元模型 6.1.3 结果及影响因素分析 6.2 界面区对生活垃圾焚烧炉渣沥青混合料损伤行为的影响 6.2.1 原材料 6.2.2 沥青砂浆的线性黏弹性分析 6.2.3 沥青混合料间接拉伸试验 6.2.4 数值模拟和分析 6.3 考虑界面影响的沥青混合料间接拉伸数值试验 6.3.1 基于CT及数字图像处理技术的沥青混合料三维重构 6.3.2 沥青混合料三维有限元模型网格划分 6.3.3 黏聚