水-荷共同作用下开级配碎石透水基层颗粒接触弱化及组构演变机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51808462
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0809.道路与轨道工程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The structural characteristic and working mechanism of the Open Graded Crushed Stone (OGCS) permeable base are different from the dense graded crushed stone base. It is difficult to accurately interpret the accumulated deformation of the OGCS with traditional theory of the internal erosion of fine granules under dynamic pore hydraulic pressure. This project is proposed to study the mechanism of granules contact weakening and its fabric evolution of the OGCS permeable base course under water-load coupling effect. The aggregate fretting graphs of running condition and material response under fretting wear are proposed to be developed with results of the fretting wear experiment considering the effect of water between contact faces. These fretting graphs are applied to study the fretting operation mechanism and rule of granules wearing for OGCS in service, and reveal the mechanism of formation of wear particle between aggregate contact faces. This project proposes a particle contact model including the microscopic surface texture property based on the theory of hydrodynamic lubrication, boundary lubrication, and rolling lubrication. The proposed particle model is used to investigate the effects of mixed lubrication and fluid wrapped wearing particles rolling-sliding between two aggregate contact faces, and to demonstrate the mechanism of microscopic contact weakening among aggregates under water-load coupling effect. This project is also proposed to investigate the mesoscopic time variant characteristics of topological structure of contact force chains among aggregates and the geometric fabric of aggregates, and elaborate the mechanism of accumulated deformation of the OGCS permeable base in service through numerical analysis of mesoscopic mechanical property and utilization of a laboratory mesoscopic particle migration small-scale model experiment on the OGCS permeable base. It is anticipated that this study provide theoretical foundation for optimized design of the OGCS permeable base for permeable pavements in the sponge city.
开级配碎石透水基层结构特性及工作机制与密级配碎石基层存在差异,采用传统动孔隙水压驱动细颗粒流失理论不能准确解释开级配碎石累积变形问题。本项目拟开展水-荷共同作用下开级配碎石透水基层颗粒接触弱化及组构演变机制研究。开展考虑接触面间水作用的颗粒微动磨损试验,刻画集料微动磨损运行工况和材料响应微动图,研究不同服役阶段开级配碎石颗粒微动运行机制及磨损规律,揭示集料颗粒接触面间磨粒形成机理;基于流体润滑、边界润滑及滚动润滑理论,构建考虑集料微观面理构造特性的颗粒接触模型,研究集料接触面间混合润滑效应及流体包裹磨粒滚滑效应,揭示水-荷共同作用下集料颗粒微观接触弱化机制;通过开级配碎石透水基层细观力学特性数值分析,结合室内细观颗粒迁移小模型试验,研究集料颗粒间细观接触力链拓扑结构及几何组构时变特性,阐释服役期开级配碎石透水基层累积变形机理。研究成果可为海绵城市长寿命透水路面基层优化设计提供理论基础。

结项摘要

大空隙率的结构特点及潮湿有水的工作环境,致使透水路面用开级配碎石透水基层服役过程中容易出现累积变形过大问题,但其结构特性及工作机制不同于普通密级配碎石基层,采用传统动孔隙水压驱动细颗粒流失理论难以准确解释其累积变形问题。因此,本项目开展了水-荷共同作用下开级配碎石透水基层颗粒接触弱化及组构演变机制研究。首先,提出了基于频谱理论的碎石微观表/界面形貌构造水平及分布特性定量表征方法,研制了开级配碎石集料微观表/界面摩擦磨损试验台,依次开展了15种主要造岩矿物及15种工程常见岩石在有/无水环境下的表/界面微观摩擦磨损试验研究,结果表明:造岩矿物及岩石表/界面动摩擦系数均呈先增大后保持稳定的时程演变趋势,表/界面32μm和2μm波长处的微观构造水平对集料颗粒间摩擦性能影响最大,正长岩、角闪石、燧石、辉石、钾长岩、磁铁矿、橄榄石这7种造岩矿物的微观摩擦磨损性能优于其它造岩矿物,水环境的存在会不同程度地降低集料颗粒间微观摩擦系数及磨损程度,进而揭示了服役过程中开级配碎石透水基层变形产生微观机理;然后,提出了基于多视角几何原理及尺度不变特征变换算法的碎石颗粒三维数值建模方法,开展了荷载作用下具有不同围压、级配、颗粒间摩擦系数及公称最大粒径的开级配碎石颗粒间细观力学特性、迁移行为及组构时程演变规律研究,揭示了服役过程中开级配碎石透水基层变形发展细观机制;最后,构建了水-荷共同作用下开级配碎石透水基层室内模型试验,提出了基于结构融合深度学习的颗粒迁移行为追踪测试方法,依次研究了外荷载大小、级配、含水状态及压实状态对开级配碎石透水基层表面宏观形变和内部细观颗粒迁移位移场、速度场及自旋角度场时程演变的影响规律,揭示了服役过程中开级配碎石透水基层宏观累积变形演变机理。本研究积极响应国家生态文明建设及绿色发展重大战略需求,研究成果为长寿命开级配碎石透水路面基层优化设计提供了理论借鉴。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Study on key parameters of a new abrasive flow machining (AFM) process for surface finishing
新型磨料流加工(AFM)表面精加工工艺的关键参数研究
  • DOI:
    10.1007/s00170-018-2914-9
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    International Journal of Advanced Manufacturing Technology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Tingting Wang;De Chen;Weihua Zhang;Luling An
  • 通讯作者:
    Luling An
A new automatic measurement system for high-speed railway substructure settlement based on hydrostatic pressure difference levelling
基于静水压差水准测量的新型高速铁路下部结构沉降自动测量系统
  • DOI:
    10.1177/09544097211007235
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART F-JOURNAL OF RAIL AND RAPID TRANSIT
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Chen De;Qian Qingting;Shen Mingliang;Wang Si;Yuan Lv;Guo MinRu;Su Qian;Ye Anjun
  • 通讯作者:
    Ye Anjun
Measuring the tyre pavement noise using laboratory tyre rolling down method
使用实验室轮胎滚动法测量轮胎路面噪声
  • DOI:
    10.1080/10298436.2018.1559313
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Pavement Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    De Chen;Sen Han;Xiaochun Ren;Anjun Ye;Wei Wang;Qian Su;Tingting Wang
  • 通讯作者:
    Tingting Wang
Aggregate micro tribological properties of sponge city permeable pavement base layer under vehicle loading
车辆荷载下海绵城市透水路面基层骨料微观摩擦学特性
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2020.120424
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    De Chen;Si Wang;Mingliang Shen;Qingting Qian;Qian Su;Jiliang Mo;Zhongrong Zhou;Tewodros Girmay
  • 通讯作者:
    Tewodros Girmay
Prediction of tire-pavement friction based on asphalt mixture surface texture level and its distributions
基于沥青混合料表面纹理水平及其分布的轮胎-路面摩擦力预测
  • DOI:
    10.1080/14680629.2018.1560354
  • 发表时间:
    2020-08-17
  • 期刊:
    ROAD MATERIALS AND PAVEMENT DESIGN
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen, De;Han, Sen;Wang, Tingting
  • 通讯作者:
    Wang, Tingting

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其他文献

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  • DOI:
    10.16218/j.issn.1001-5051.2018.01.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    浙江师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱婷;陈德;唐长兵;郑忠龙
  • 通讯作者:
    郑忠龙
红层与煤系复合结构覆岩采动破坏
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    张改玲*;董青红;隋旺华;陈德
  • 通讯作者:
    陈德
辅助溶剂热法合成纳米晶自组装CaWO_4:Tb~(3+)微球及其发光性能
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    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 作者:
    覃利琴;杨黄根;陈德;陶萍芳
  • 通讯作者:
    陶萍芳
基于CA的结构拓扑优化中变量更新规则研究
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  • 作者:
    杜义贤;陈德;方子帆;田启华
  • 通讯作者:
    田启华
沥青混合料表面构造水平及分布特性测试方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-7372.2017.10.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈德;韩森;凌诚;彭标;漆祥
  • 通讯作者:
    漆祥

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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