中文摘要：

当前沥青混合料研究方法局限于基于现象学的经验方法及连续均质的力学分析方法，不能正确反映其微观结构及力学本质，因此需要从微观尺度研究混合料结构对其性能影响的机理，应用微观力学方法预估混合料的力学性能，开展虚拟试验的研究，这样即可取代混合料试验、开发高性能沥青混凝土及其设计规范。模量是沥青混合料的重要性能参数，本研究以二维和三维混合料数字图像为基础，数字重构沥青混合料微观结构，研究基于微观力学的沥青混合料集料接触模型，建立基于离散元的混合料微观空间结构的力学模型，应用离散元方法和微观力学理论分析该模型在劲度模量试验中的力学行为，进行沥青混合料劲度模量的虚拟试验，通过试验检验与校准，提出具有高可靠性、高精确度的劲度模量力学预估方法，并应用于沥青混合料设计，开发具备使用性能-经济性最优化能力的混合料优化设计软件。

结论摘要：

一直以来，由于分析工具的限制，我们不得不采用基于现象学的经验方法，通过大量的实验，从宏观尺度分析和研究沥青混合料的各种性能，这种方法不仅耗时耗资，而且结果的变异性较大，再现性差。本研究把沥青混合料看成由碎石料和沥青玛蹄脂组成的两相体系，基于离散单元方法，根据各相的几何及物理信息，采用随机生成多面体（三维）或多边形（二维）技术重构其微观结构，建立其微观力学模型，进行沥青玛蹄脂、级配碎石及沥青混合料的试验研究，以获得模型参数及校正微观结构模型的可靠性，通过数值模拟预测其劲度模量并研究各参数对混合料力学性质的影响。本项目研究成果主要在沥青混合料微观结构重构，材料微观本构关系，优化级配设计，沥青及沥青玛蹄脂动、静态流变特性研究，沥青混合料动态模量预测，基于离散单元方法的沥青混合料级配设计程序开发等方面。本研究创新性地从沥青混合料的微观结构出发，应用离散元方法，对沥青混合料进行了深入研究，不仅避免了大量的实验，而且能够从微观尺度深入分析混合料在外部环境作用下的内部力学反应 ，为合理设计沥青混合料及分析沥青路面破坏机理开辟了一种新途径。