沥青混合料粘弹性力学及材料学原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民交通出版社

作者:刘立新

出品人:

页数:158

译者:

出版时间:2006-3

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787114058936

丛书系列:

图书标签:

• 沥青混合料
• 粘弹性
• 力学
• 材料学
• 路面工程
• 交通工程
• 土木工程
• 结构工程
• 材料力学
• 工程材料

《沥青混合料粘弹性力学及材料学原理》 内容简介： 本书旨在系统性地阐述沥青混合料在力学作用下的粘弹性行为及其材料学基础，为理解和预测沥青路面在不同温度、荷载及时间条件下表现出的复杂响应提供深入的理论支撑。全书分为三个主要部分，涵盖了从微观结构到宏观性能的各个层面。 第一部分：沥青混合料的粘弹性本构理论 本部分详细介绍了沥青混合料作为一种典型的粘弹性材料所遵循的本构模型。我们将从粘弹性材料的基本概念出发，如应力-应变关系中的时间依赖性、蠕变与应力松弛现象，引入经典的线性粘弹性模型，包括马克斯韦尔模型、开尔文-福伊格特模型以及它们组合而成的更复杂的模型（如三参数、四参数模型）。在此基础上，将深入探讨如何将这些理论模型应用于沥青混合料。 具体而言，我们将分析沥青质的分子结构及其对宏观粘弹性的贡献，讨论温度在沥青质粘弹性行为中的关键作用，并介绍时间和温度等效原理（Time-Temperature Superposition Principle）及其在沥青混合料粘弹性建模中的应用。此外，还将介绍非线性粘弹性模型，以更好地描述沥青混合料在较大应变下的行为。本书将重点关注如何根据实验数据（如动态力学性能试验，DMA；蠕变试验；应力松弛试验）来确定和验证这些粘弹性模型的参数，并阐述参数与沥青混合料组成（沥青种类、矿料级配、填料含量等）之间的内在联系。 第二部分：沥青混合料的材料学基础与微观结构 本部分将深入探讨沥青混合料的组成材料及其微观结构，这是理解其宏观力学性能的关键。我们将首先详细介绍沥青（Asphalt Binder）的成分、性质及其在不同温度下的粘度变化。重点分析沥青中的极性组分（如烯烃、芳香烃、饱和分、胶质）对粘弹性的影响，以及氧化、老化等因素如何改变其分子结构和流变性能。 接着，将详细介绍沥青混合料中的骨料（Aggregates），包括不同种类矿料的物理性质、化学成分、表面特性及其对沥青膜附着力的影响。我们将讨论矿料的级配设计如何影响沥青混合料的骨架结构、空隙率以及宏观力学性能。填料（Filler）的作用也将被深入探讨，包括其对沥青胶质的增稠作用、形成的三维网络结构，以及如何改善沥青混合料的粘度和高温稳定性。 本部分还将着重介绍沥青混合料的微观结构，如沥青膜的厚度、分布，以及沥青与骨料之间的界面特性。我们将探讨空隙（Voids）在沥青混合料中的形态、分布及其对力学性能的影响，如裂缝萌生与扩展的起始点。通过显微观察技术（如扫描电子显微镜SEM），分析这些微观特征如何影响沥青混合料的整体力学响应，特别是其粘弹性和疲劳性能。 第三部分：沥青混合料的宏观力学行为与性能预测 本部分将结合前两部分所建立的理论基础和对材料微观结构的理解，深入分析沥青混合料在实际工程应用中的宏观力学行为。我们将重点探讨沥青混合料的几种关键力学性能，并介绍相应的预测方法。 首先，我们将详细讨论沥青混合料的蠕变行为，包括长期荷载作用下的变形积累，以及如何利用粘弹性本构模型预测不同温度和荷载条件下的长期蠕变。这将直接关联到路面车辙（Rutting）的形成机理。 其次，本书将深入分析沥青混合料的应力松弛行为，这对于理解材料在反复荷载作用下的能量耗散机制至关重要。我们将讨论如何通过应力松弛试验来表征材料的性能，并将其与疲劳寿命预测联系起来。 然后，我们将重点研究沥青混合料的疲劳性能，即材料在反复荷载作用下发生裂缝并最终破坏的能力。本书将介绍不同的疲劳寿命预测模型，包括基于应力-应变控制的疲劳模型，以及如何利用粘弹性本构模型和微观结构参数来改进疲劳寿命的预测精度。我们将分析温度、荷载频率、应变水平以及沥青混合料组成对疲劳寿命的影响。 最后，本书将讨论沥青混合料的动态力学性能，如模量（Modulus）和相位角（Phase Angle）。我们将阐述如何通过动态力学性能试验（DMA）来获取这些参数，并利用其来表征沥青混合料在不同频率和温度下的粘弹性响应。通过对这些参数的深入分析，可以更好地理解沥青混合料在交通荷载作用下的动态应变响应，并为路面设计提供可靠依据。 本书还将讨论沥青混合料在实际应用中遇到的其他力学问题，如低温开裂（Thermal Cracking）的发生机理，以及沥青混合料在不同应变率下的力学行为。我们将探索如何通过调整沥青混合料的组成和性能来改善其在极端温度条件下的服役性能。 总而言之，《沥青混合料粘弹性力学及材料学原理》旨在为相关领域的科研人员、工程师以及研究生提供一本全面、深入的参考书籍，帮助读者深刻理解沥青混合料的内在力学机制，掌握其材料学特性，从而更好地开展沥青路面材料的设计、性能评估与预测工作。

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这本厚重的专著，从书名上看，似乎直指工程领域里最基础、也最头疼的几个概念的交汇点——沥青混合料的粘弹性行为与深层的材料科学机理。然而，在实际阅读后，我发现这本书的覆盖面远比想象的要广阔。它并没有像某些教科书那样，将理论堆砌成一堵难以逾越的高墙，而是巧妙地将宏观的力学响应与微观的结构演变紧密地联系起来。尤其是在关于松弛时间和蠕变模型的章节中，作者采用了非常细致的实验数据来支撑其理论推导，这使得抽象的数学公式不再是空中楼阁，而是有了扎实的物理意义。例如，书中对于不同级配和不同温度下沥青基质的分子松弛机制的探讨，简直可以看作是一本微观结构分析的入门指南。对于初学者来说，或许需要一点时间去消化那些复杂的积分方程，但一旦跨过这道坎，你会发现作者构建了一个异常清晰的知识框架，让你能够真正理解为什么沥青路面在长期荷载作用下会发生我们所说的“老化”或“疲劳”。总而言之，这本书的价值在于它成功地在“工程应用”和“基础科学”之间架起了一座坚固的桥梁，读完后感觉对材料的内在“脾气秉性”有了更深的敬畏和把握。

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我花了将近三个月的时间才啃完这本书，坦白说，这中间有几次差点被那些关于时间-温度等效原理的推导部分劝退。这本书的风格极其严谨，简直到了“不放过任何一个变量”的程度。它更像是一部高级研究参考手册，而非面向广大施工技术人员的普及读物。我印象特别深刻的是，作者在讨论沥青混合料的本构关系时，非常深入地剖析了多种修正后的广义Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型的适用边界，并且用大量的图表展示了不同沥青胶结料（如SBS改性沥青）在特定应力状态下的偏离程度。这本书的优势在于它的“不妥协”——它不满足于给出经验公式，而是致力于挖掘公式背后的能量耗散机制。对于那些希望在沥青材料的动态力学性能研究上做出创新工作的研究生来说，这本书无疑是提供了宝贵的理论基石。不过，对于只是想快速解决现场某个温和型裂缝问题的工程师而言，可能需要更具针对性的章节快速定位，否则很容易迷失在无穷无尽的数学推导之中，这一点是作为普通读者需要有心理准备的。

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我对这本书的评价是：它是一部将经典理论与现代分析方法完美融合的典范之作。我尤其欣赏作者在探讨非线性粘弹性时所采用的演化型本构方程组，这些方程组有效地捕捉了沥青混合料在不同应变幅值下的模量变化。与市面上其他侧重于经验公式汇总的文献不同，这本书的叙事主线始终围绕着“能量的存储与耗散”这一核心物理概念展开。举例来说，在描述疲劳损伤累积时，作者并没有简单地套用线性损伤变量，而是将其与特定的粘弹性松弛机制解耦，这使得对不同加载频率下的寿命预测变得更为精细和可信。我个人认为，这本书在对“温度效应”的处理上也达到了极高的水准，它不仅计算了粘滞系数的阿伦尼乌斯修正，还引入了自由体积理论来解释高分子链段运动对宏观力学的影响。虽然阅读难度不低，但对于渴望在沥青路面结构寿命预测和新型材料研发上有所突破的专业人士而言，这本书提供的思维框架和量化工具，是任何替代品都无法比拟的。

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说句实在话，这本书的理论深度已经触及了材料科学的前沿领域，它更多地是在“教你怎么思考”而不是“教你怎么做”。我最大的收获在于它对“界面行为”的关注。书中有一章专门讨论了沥青胶结料与矿集料表面之间的微观相互作用对整体粘弹性能的影响，这部分内容几乎涵盖了表面化学、润湿性理论以及界面粘结强度随时间变化的动态模型。这让我意识到，我们过去简单地将沥青视为一个均质体进行力学分析，其实是忽略了材料体系中最薄弱但又至关重要的环节。对于那些希望从“配方设计”层面进行优化而非仅仅是“级配调整”的工程师来说，这本书提供的理论工具箱是无价的。它要求读者具备扎实的固体力学和热力学基础，但回报是能够洞察到材料从微米尺度到宏观结构的全链路响应机制。这本书的份量，绝对值得在任何一个道路材料研究机构的书架上占据重要位置。

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这本书的排版和图示质量相当出色，这在如此技术性强的专业书籍中并不常见。特别值得称赞的是，书中大量引用的三维应力状态下的本构方程，作者都配有清晰的几何解释图，这极大地帮助我理解了剪切应力和正应力如何耦合作用于沥青骨架结构。我发现，作者在处理老化效应时采用了一种非常新颖的视角，即不将老化视为一个简单的材料性能衰减参数，而是将其内嵌到粘弹性松弛时间谱的拓宽过程中。这种处理方式让我对路面性能的长期预测有了一个全新的认识。我特别喜欢书中关于“车轮压力轨迹”与“蠕变恢复”试验结果的交叉验证部分，它展示了如何将室内小试的成果，通过可靠的尺度效应分析，外推到实际道路结构的安全评估上。阅读体验上，虽然内容深度很高，但由于插图详尽，逻辑推进也十分顺畅，没有出现前后矛盾或跳跃的现象，保持了一种极高的学术完整性。

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