疲劳破坏是沥青路面最主要的破坏形式之一，因此对其疲劳行为与机理的研究一直备受道路工作者的重视。申请人拟利用华南理工大学道路工程研究所MTS180万能试验机实现对沥青混合料的高频冲击加载，采用工业CT试验机，结合高速摄像技术，获取裂纹生成与扩展过程的三维图像，采用数字图像分析技术对图像进行定量分析。采用熵理论分析沥青路面（开放的非平衡状态系统）的熵流，以熵函数描述沥青混合料裂缝发生、扩展的过程，揭示沥青混合料疲劳行为的机理，分析计算外部因素与混合料内在因素对疲劳寿命的贡献率。提出了冲击韧性加速寿命试验方法，定量描述沥青混合料冲击韧性加速寿命试验结果的统计学规律。采用最大熵理论，结合不完全概率信息技术计算可靠度函数与失效率函数。建立基于熵理论的冲击韧性疲劳模型，并对该模型予以验证。基于熵理论的沥青混合料疲劳特性及其机理的研究将为沥青混合料的材料选择、配合比设计、路面结构设计等方面提供理论指导。 2100433B

随着人们对复合材料产品的安全性、耐用性、可靠性及经济性的要求不断提高，复合材料结构的疲劳问题将逐渐暴露出来，成为制约产品性能提高的一项重要因素。本项目基于场强理论的分析方法对复合材料疲劳渐进退化机理进行研究，主要内容：1)分析单向板内局部损伤区域产生的不可逆结构变形是材料发生疲劳破坏的根源，单向板的力学性能衰减是其宏观表现形式，再结合场强理论的损伤区域分析方法，研究定义单向板疲劳破坏的损伤区域、破坏函数和权函数，建立描述单向板疲劳渐进退化规律的模型；2)基于场强理论所建立单向板疲劳渐进退化模型，采用有限元数值分析方法对单向板的疲劳失效过程进行模拟，并结合纵、横向板的疲劳寿命发展一种预测任意铺角单向板疲劳寿命的方法。通过本项目的研究，期望在理论上揭示复合材料单向板的定量疲劳破坏规律，在应用上发展预测复合材料结构疲劳寿命和力学性能衰减的方法。

复合材料因为其优异的力学性能而被广泛应用于航空、航天、能源和交通领域。随着复合材料结构的制造能力和设计水平不断提高，复合材料结构中原先被静力覆盖的疲劳问题正逐渐暴露出来，疲劳失效已成为制约复合材料产品性能提升的重要因素。 本项目以复合材料单向板为研究对象，重点研究了疲劳载荷作用下单向板力学性能的渐进退化机理，获得了下列结果：1)揭示了3个材料方向的分配载荷对单向板疲劳破坏的作用规律，基于三者之间的内在关联性建立综合作用函数，对纤维和基体疲劳性能影响单向板疲劳性能的权重分配进行了量化描述；2)研究了单向板加载过程中载荷增量造成材料渐进破坏以及材料内部应力再分配的作用机制，并采用有限元数值分析方法对单向板的破坏过程进行了仿真模拟；3)建立了考虑载荷及铺角影响的单向板刚度渐进退化模型；4)建立了基于纵、横向单向板疲劳寿命预测任意单向板疲劳寿命的计算方法；5)进行了7种T700/YPX3001单向板的系列静力、疲劳试验。本项目的研究工作为分析复合材料工程结构的疲劳问题进行了理论和技术储备。 2100433B

疲劳开裂及其引发的多种病害严重影响沥青路面服务质量和使用寿命。沥青混合料产生裂缝后具有自愈合行为，这为控制沥青路面疲劳开裂提供了新的研究思路和技术措施。本项目以裂缝产生的逆过程-裂缝自愈合行为作为研究对象，围绕沥青混合料自愈合行为机理、评价方法和增强技术展开研究：将自愈合行为归结为沥青在毛细驱动下流动扩散使裂缝愈合，建立了基于毛细流动扩散理论的沥青混合料自愈合机理与行为方程；基于多尺度研究，宏观尺度上提出基于自愈合活化能的沥青材料自愈合能力评价方法，细观尺度上引入荧光显微及CT扫描技术对沥青及混合料的愈合过程进行了观测，微观尺度上利用分子动力学模拟技术模拟了沥青自愈合过程的分子运动规律；进一步调查了沥青性质、胶浆类型、分子组成及结构、间歇时间、温度等因素对自愈合能力的影响，最终确定并开发了自愈合微胶囊技术及主动加热技术，实现了对沥青混合料自愈合能力的显著增强。研究成果实现了对沥青混合料自愈合行为的深刻认知、准确评价和有效增强，为增强沥青混合料抗疲劳性能、延长沥青路面使用寿命提供了新的研究方法和理论依据。 2100433B