基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性深度仿真與優化策略研究一、引言1.1研究背景與意義瀝青混合料作為道路建設的關鍵材料，其性能優劣直接關乎道路的使用壽命與行車安全。在眾多影響瀝青混合料性能的因素中，攪拌均勻性占據著舉足輕重的地位，是確保混合料性能穩定的核心要素。從道路的力學性能角度來看，均勻攪拌的瀝青混合料能夠形成更為穩定且均勻的內部結構。當車輛荷載作用于路面時，這種均勻結構可使應力均勻分布，有效避免局部應力集中現象。若瀝青混合料攪拌不均勻，粗集料集中區域的空隙率較大，在荷載反復作用下，這些區域極易率先出現破壞，進而引發路面的早期病害，如車轍、裂縫等；而細集料集中區域則可能因瀝青含量相對較多，導致路面出現泛油現象，降低路面的抗滑性能，威脅行車安全。諸多研究表明，攪拌均勻性良好的瀝青混合料鋪筑的路面，其車轍深度相較于不均勻混合料鋪筑的路面可降低20%-30%，裂縫出現的概率也大幅減少。在耐久性方面，均勻的瀝青混合料能提供更好的抵抗外界環境侵蝕的能力。水分、氧氣等外界因素難以侵入均勻結構的內部，從而有效延緩瀝青的老化和集料的剝落，延長道路的使用壽命。據相關統計，由于瀝青混合料攪拌不均勻導致路面耐久性下降，使得道路的維修周期縮短，維修成本增加。在一些交通繁忙的路段，因路面早期損壞而進行的維修，不僅耗費大量的人力、物力和財力，還會對交通造成嚴重的干擾。傳統的瀝青混合料攪拌均勻性研究多依賴實驗方法，然而，這些方法存在著諸多局限性。實驗過程往往涉及復雜的操作流程，需要投入大量的人力和時間成本。同時，實驗成本高昂，包括原材料的采購、實驗設備的使用與維護以及實驗場地的租賃等費用。此外，實驗條件的控制難度較大，難以全面、準確地模擬實際生產中的各種復雜工況，實驗結果的普適性和可靠性也受到一定程度的影響。離散單元法（DEM）作為一種先進的數值模擬方法，近年來在材料力學領域得到了廣泛應用。該方法將顆粒材料視為離散的個體，通過對顆粒間的相互作用進行精確的力學分析，能夠深入研究顆粒材料的力學性質和行為。在瀝青混合料攪拌均勻性研究中，離散單元法具有獨特的優勢。它可以突破實驗方法的限制，無需實際的物理實驗，就能對不同攪拌參數和工況下的瀝青混合料攪拌過程進行全面、細致的模擬分析。通過離散單元法，能夠直觀地觀察到顆粒在攪拌過程中的運動軌跡、相互碰撞和混合情況，準確獲取混合料的攪拌均勻性指標，如顆粒的分布均勻度、顆粒間的相互作用力等。這為深入理解瀝青混合料攪拌機理，優化攪拌工藝提供了強有力的技術支持。綜上所述，開展基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性仿真分析具有重要的現實意義和理論價值。一方面，通過該研究可以深入揭示攪拌過程中顆粒的運動規律和相互作用機制，為優化攪拌設備的設計和攪拌工藝參數的選擇提供科學依據，從而提高瀝青混合料的攪拌均勻性和生產質量，降低生產成本，延長道路的使用壽命，減少道路維修和養護的頻率，節約社會資源。另一方面，離散單元法的應用拓展了瀝青混合料研究的方法和手段，豐富了材料力學的理論體系，為解決其他相關工程問題提供了有益的借鑒和參考。1.2國內外研究現狀在國外，離散單元法在瀝青混合料攪拌均勻性研究方面起步較早。早期，一些學者運用離散單元法初步建立了瀝青混合料攪拌的簡單模型，嘗試模擬顆粒在攪拌設備中的運動軌跡，為后續研究奠定了基礎。隨著計算機技術和算法的不斷發展，相關研究逐漸深入。例如，美國的學者[具體學者名字1]通過離散單元法模擬不同攪拌葉片形狀對瀝青混合料攪拌均勻性的影響，發現特定形狀的攪拌葉片能夠有效增強顆粒間的相互作用，提高攪拌均勻性。在歐洲，[具體學者名字2]等對攪拌過程中的顆粒接觸力和能量消耗進行了研究，從力學和能量的角度深入剖析攪拌均勻性的內在機制。國內對于離散單元法在瀝青混合料攪拌均勻性研究領域的探索也在不斷推進。近年來，眾多科研團隊開展了一系列富有成效的研究工作。一些學者利用離散單元法軟件，如EDEM、PFC等，建立了更加精細的瀝青混合料攪拌模型，全面考慮了瀝青混合料的復雜物理特性，包括顆粒的形狀、大小分布、摩擦系數以及瀝青的黏彈性等因素對攪拌均勻性的影響。[具體學者名字3]通過模擬不同級配的瀝青混合料在攪拌過程中的行為，揭示了級配組成與攪拌均勻性之間的內在聯系，為優化瀝青混合料級配設計提供了重要參考。盡管國內外在基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。一方面，目前的研究大多集中在單一因素對攪拌均勻性的影響，而實際攪拌過程中，多種因素相互交織、共同作用，如何綜合考慮多因素的耦合效應，建立更加全面、準確的攪拌均勻性預測模型，仍是亟待解決的問題。另一方面，離散單元法模擬中的參數選取大多依賴經驗和假設，缺乏充分的實驗驗證，導致模擬結果與實際情況可能存在一定偏差，這在一定程度上限制了離散單元法在實際工程中的廣泛應用。此外，對于攪拌設備內部復雜的流場環境以及顆粒與設備壁面的相互作用，現有研究的考慮還不夠深入，需要進一步加強相關方面的研究。1.3研究內容與方法1.3.1研究內容本研究聚焦于基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性仿真分析，核心目標是深入剖析瀝青混合料在攪拌過程中的復雜物理現象，揭示攪拌均勻性的內在機制，為實際生產提供精準的理論支持與技術指導。具體研究內容如下：攪拌參數對均勻性的影響：系統探究攪拌速度、攪拌時間以及攪拌葉片形狀等關鍵參數對瀝青混合料攪拌均勻性的影響規律。通過在離散單元法模擬中設置不同的攪拌速度，如低速、中速和高速，對比分析顆粒在不同速度下的運動狀態和混合效果，確定最佳攪拌速度范圍。同時，設定多個攪拌時間節點，觀察隨著時間推移，混合料均勻性的變化趨勢，明確達到良好均勻性所需的最短攪拌時間。此外，設計多種攪拌葉片形狀，研究不同形狀葉片對顆粒流場的擾動作用，以及如何通過優化葉片形狀來增強顆粒間的相互作用，提高攪拌均勻性。瀝青混合料顆粒特性的考慮：全面考慮瀝青混合料中顆粒的形狀、大小分布、摩擦系數以及瀝青的黏彈性等特性對攪拌均勻性的綜合影響。采用先進的顆粒形狀建模技術，精確描述集料顆粒的不規則形狀，分析其在攪拌過程中的運動特性和相互碰撞行為。研究不同顆粒大小分布情況下，大顆粒與小顆粒之間的混合情況，以及如何通過調整顆粒級配來改善攪拌均勻性。深入分析顆粒間摩擦系數對顆粒運動和混合的影響，通過實驗和模擬相結合的方法，確定合理的摩擦系數范圍。考慮瀝青的黏彈性，建立瀝青-集料相互作用的力學模型，研究瀝青的黏性和彈性如何影響顆粒間的結合力和混合料的整體均勻性。攪拌過程的數值模擬與分析：運用離散單元法軟件，如EDEM，構建高精度的瀝青混合料攪拌過程數值模型。在模型中，精確設定顆粒的初始位置、速度和方向，以及攪拌設備的邊界條件，確保模擬結果的真實性。通過模擬，詳細觀察顆粒在攪拌過程中的運動軌跡、相互碰撞和混合情況，獲取顆粒的速度、加速度、接觸力等關鍵力學參數。利用這些參數，分析攪拌過程中的能量傳遞和消耗，研究能量分布與攪拌均勻性之間的關系。采用統計分析方法，對模擬結果進行量化處理，計算顆粒的分布均勻度、顆粒間的相互作用力等攪拌均勻性指標，為評估攪拌效果提供客觀依據。模型驗證與實驗對比：開展物理實驗，獲取實際瀝青混合料攪拌過程的數據，用于驗證離散單元法模擬模型的準確性。設計合理的實驗方案，包括實驗設備的選擇、實驗材料的準備以及實驗參數的控制。在實驗過程中，使用先進的測量技術，如高速攝像機、顆粒圖像測速儀等，實時監測顆粒的運動狀態和混合情況，獲取實驗數據。將實驗結果與離散單元法模擬結果進行對比分析，評估模型的準確性和可靠性。針對模擬結果與實驗結果之間的差異，深入分析原因，對模型進行優化和改進，提高模型的預測精度。1.3.2研究方法本研究綜合運用離散單元法、數值模擬技術以及實驗驗證相結合的方法，確保研究結果的科學性和可靠性。離散單元法：作為核心研究方法，離散單元法將瀝青混合料視為由離散顆粒組成的系統，通過精確描述顆粒間的相互作用力，如接觸力、摩擦力、黏結力等，深入研究顆粒在攪拌過程中的力學行為。在離散單元法中，采用合適的顆粒接觸模型，如Hertz-Mindlin接觸模型，準確計算顆粒間的接觸力和變形。考慮顆粒的運動方程，包括牛頓第二定律和轉動定律，模擬顆粒的平動和轉動。通過不斷迭代計算，求解顆粒的運動軌跡和力學狀態，從而實現對瀝青混合料攪拌過程的全面模擬。數值模擬：借助專業的離散單元法軟件EDEM，建立瀝青混合料攪拌過程的三維數值模型。在建模過程中，根據實際攪拌設備的結構和尺寸，精確構建攪拌設備的幾何模型，包括攪拌筒、攪拌葉片等部件。設置合理的材料參數，如顆粒的密度、彈性模量、泊松比等，以及瀝青的黏彈性參數。利用軟件的模擬功能，對不同攪拌參數和工況下的瀝青混合料攪拌過程進行模擬分析。通過可視化功能，直觀展示顆粒的運動軌跡和混合情況，為研究提供直觀的依據。實驗驗證：為了驗證離散單元法模擬結果的準確性，開展物理實驗。實驗選用與實際生產相同的原材料，按照規范的試驗方法進行瀝青混合料的制備和攪拌。在攪拌過程中，使用高速攝像機記錄顆粒的運動過程，通過圖像處理技術分析顆粒的運動速度和軌跡。采用篩分法、抽提法等實驗方法，測定瀝青混合料的級配和瀝青含量，評估攪拌均勻性。將實驗結果與模擬結果進行對比，通過誤差分析評估模擬模型的可靠性。根據對比結果，對模擬模型進行修正和優化，提高模型的精度。二、離散單元法基本原理與相關理論2.1離散單元法的起源與發展離散單元法（DiscreteElementMethod，DEM）最早于1971年由美國的Cundall提出，最初的目的是研究具有裂隙節理的巖體力學行為。在傳統的連續介質力學方法中，難以準確描述巖體中由于節理、裂隙等不連續結構所導致的復雜力學現象。Cundall創新性地將巖體視為被節理切割而成的若干個塊體的組合體，基于巖體變形主要依賴于軟弱結構面（如裂隙、節理及層面等）的客觀事實，提出了巖塊為剛性的假定。以剛性元及其周界的幾何、運動和本構方程為基礎，采用動態松弛迭代格式，建立了求解節理巖塊非連續介質大變形的差分方程，從而奠定了離散單元法的基礎。1978年，Main和Cundall等對原始的剛體離散元模型進行了改進，考慮了巖塊自身的變形，提出了可變形塊體模型的通用程序UDEC（UniversalDistinctElementCode）。UDEC程序的出現，使得離散單元法能夠更真實地模擬巖塊在復雜受力條件下的變形和破壞過程，進一步推動了離散單元法在巖土工程領域的應用。該程序可以模擬巖塊破碎和爆炸的運動過程，為研究巖石工程中的動態問題提供了有力工具。同一時期，Cundall與Straek等開發了二維圓形塊體的Ball程序，用于研究顆粒介質的力學行為，所得結果與Drescher等人用光彈技術所獲得的實驗結果相當吻合，這使離散單元法名聲大振，并為研究顆粒散體介質的本構關系開辟了一條新途徑。隨著計算機技術的飛速發展，離散單元法在理論和應用方面都取得了長足的進步。在理論方面，學者們不斷完善離散單元法的基本理論，提出了各種改進的接觸模型和計算方法，以提高計算精度和效率。例如，針對顆粒間接觸力的計算，發展了Hertz-Mindlin接觸模型及其各種修正模型，能夠更準確地描述顆粒間的彈性接觸、摩擦和黏結等復雜力學行為。在應用方面，離散單元法的應用領域不斷拓展，從最初的巖土工程領域逐漸延伸到采礦工程、地質工程、農業工程、粉體工程、材料科學等多個領域。在采礦工程中，離散單元法可用于模擬礦石的破碎、運輸和堆積過程，為礦山的設計和優化提供依據；在地質工程中，可用于研究地質構造運動、地震響應等問題；在農業工程中，可用于模擬土壤顆粒的運動和農作物的生長環境；在粉體工程中，可用于研究粉體的混合、分離、流動等特性；在材料科學中，可用于研究材料的微觀結構與宏觀性能之間的關系。在瀝青混合料研究領域，離散單元法的應用也逐漸受到關注。ButtlarWG與YouZ最先采用離散單元法對瀝青混合料展開研究，模擬了一些常規試驗，并驗證了離散單元法用于瀝青混合料的可靠性。此后，眾多學者利用離散單元法對瀝青混合料的級配設計、力學性能、疲勞特性、攪拌均勻性等方面進行了深入研究。通過離散單元法，能夠直觀地觀察瀝青混合料中集料顆粒的運動軌跡、相互碰撞和接觸情況，分析顆粒間的力傳遞和分布規律，從而深入理解瀝青混合料的微觀結構和宏觀性能之間的內在聯系。例如，在瀝青混合料攪拌均勻性研究中，離散單元法可以模擬不同攪拌參數下顆粒的混合過程，預測攪拌效果，為優化攪拌工藝提供理論支持。2.2基本原理與假設離散單元法的基本原理是將所研究的對象劃分為一個個相對獨立的單元，這些單元在離散單元法中具有明確的物理意義。對于散體顆粒體系，每個顆粒（圓盤或球體）被視為一個單元；對于巖石體系，單個多邊形塊體則作為一個單元。在瀝青混合料攪拌均勻性研究中，瀝青混合料中的集料顆粒和瀝青結合料被分別看作不同的離散單元。離散單元法認為單元之間的相互作用遵循一定的力學規律，基于牛頓運動定律，采用動態松弛法或靜態松弛法等迭代方法進行循環迭代計算。在每一個時間步長內，通過分析單元之間的接觸力、摩擦力、黏結力等相互作用力，來確定所有單元的受力情況。根據牛頓第二定律F=ma（其中F為單元所受合力，m為單元質量，a為單元加速度），求解出單元的加速度。對加速度進行時間積分，可依次得到單元的速度和位移，從而更新所有單元的位置。通過不斷地跟蹤每個單元的微觀運動，最終獲得整個研究對象的宏觀運動規律。在離散單元法中，單元間的相互作用被看作是瞬時平衡問題。當對象內部的作用力達到平衡時，就認為其處于平衡狀態。該方法的基本假定包括：選取的時間步長足夠小，使得在一個單獨的時間步長內，除了與選定單元直接接觸的單元外，來自其他任何單元的擾動都不能傳播過來；并且規定在任意的時間步長內，速度和加速度恒定。這一假定是離散單元法的重要前提條件，由此可以得出在任意時刻單元所受的作用力只取決于該單元本身及與之直接接觸的其他單元的結論。在瀝青混合料攪拌模擬中，這些基本原理和假設有著重要的應用。例如，通過精確設定顆粒間的接觸模型和相互作用力，能夠準確模擬集料顆粒在攪拌過程中的運動軌跡、碰撞和混合情況，以及瀝青與集料之間的黏結作用。通過對每個時間步長內顆粒運動狀態的計算和更新，可以直觀地觀察到瀝青混合料在攪拌過程中均勻性的變化情況，為深入研究攪拌均勻性提供了有力的工具。2.3離散單元法的顆粒模型在離散單元法中，顆粒模型是描述顆粒間相互作用和運動的關鍵。根據處理問題的不同，顆粒模型主要有硬球模型和軟球模型兩種類型，這兩種模型在計算效率和應用場景上各有特點。硬球模型主要用于模擬如庫特流、剪切流中顆粒運動比較快的情況。在這種模型中，顆粒之間的碰撞被假定為瞬時發生，在碰撞過程中顆粒本身不會產生顯著的塑性變形。因此，在硬球模型中通常只考慮兩個顆粒的同時碰撞，而無需同時計算三個以上顆粒之間的碰撞，這在一定程度上簡化了計算過程，提高了計算效率。例如，在模擬一些快速攪拌過程中，顆粒的運動速度較快，碰撞瞬間完成，硬球模型能夠較好地描述這種情況下顆粒的運動狀態。然而，由于硬球模型忽略了顆粒碰撞過程中的變形和接觸時間，對于一些需要精確考慮顆粒間相互作用細節的問題，其模擬結果可能存在一定的局限性。軟球模型則主要用來模擬兩個顆粒間的碰撞過程，也可以同時處理兩個以上顆粒的碰撞問題。軟球模型認為顆粒間的碰撞發生在一段時間范圍內，利用牛頓第二定律，根據球體間的交疊量來計算得到顆粒間的接觸力。在軟球模型中，顆粒被視為具有一定彈性的小球，碰撞過程涉及變形、緩沖、滑移等復雜的力學行為，通過對這些過程的受力分析來近似顆粒間的相互作用。因此，軟球模型能夠更準確地描述顆粒間的相互作用，特別是在顆粒運動速度相對較慢、碰撞過程較為復雜的情況下，如瀝青混合料攪拌過程中，集料顆粒之間的碰撞和摩擦，以及瀝青與集料之間的黏結作用等，軟球模型能夠提供更詳細和準確的模擬結果。然而，軟球模型的計算過程相對復雜，需要考慮更多的參數，如彈性系數、耗散系數及摩擦系數等，計算量較大，計算效率相對較低。在瀝青混合料攪拌均勻性研究中，選擇合適的顆粒模型至關重要。由于瀝青混合料攪拌過程中，集料顆粒的運動速度不是非常快，且顆粒間的相互作用較為復雜，包括碰撞、摩擦、黏結等，因此軟球模型通常更適合用于模擬瀝青混合料的攪拌過程。通過軟球模型，可以準確地計算顆粒間的接觸力和相互作用，從而更真實地反映瀝青混合料在攪拌過程中的顆粒運動和混合情況，為研究攪拌均勻性提供更可靠的依據。但在一些初步的研究或對計算效率要求較高的情況下，硬球模型也可以作為一種簡化的方法來使用，幫助快速了解攪拌過程中顆粒的大致運動趨勢。2.4離散單元法在瀝青混合料研究中的適用性離散單元法在瀝青混合料研究中展現出多方面的獨特優勢，具有高度的適用性。從微觀層面來看，瀝青混合料是由不同粒徑的集料顆粒、瀝青以及礦粉等組成的復雜顆粒體系，其內部結構的不均勻性和顆粒間相互作用的復雜性對混合料的宏觀性能有著至關重要的影響。離散單元法能夠將瀝青混合料中的各種組成成分視為離散的單元，精確地模擬每個顆粒的運動軌跡和相互作用，這是傳統連續介質力學方法難以實現的。例如，在模擬瀝青混合料的攪拌過程時，離散單元法可以清晰地展現出不同粒徑集料顆粒在攪拌葉片的作用下如何運動、碰撞和混合，以及瀝青如何均勻地包裹在集料表面，從而深入揭示攪拌均勻性的微觀機制。離散單元法在研究瀝青混合料攪拌均勻性時，還能夠全面考慮多種因素對攪拌過程的影響。如前文所述，瀝青混合料的顆粒特性，包括顆粒的形狀、大小分布、摩擦系數以及瀝青的黏彈性等，都會顯著影響攪拌均勻性。離散單元法可以通過設定不同的參數來模擬這些特性，研究它們對攪拌過程中顆粒運動和混合效果的影響。對于顆粒形狀不規則的集料，離散單元法可以采用復雜的顆粒形狀建模技術，準確描述其在攪拌過程中的運動特性和相互碰撞行為，分析不同形狀顆粒對攪拌均勻性的影響。考慮瀝青的黏彈性時，離散單元法能夠建立合理的瀝青-集料相互作用力學模型，研究瀝青的黏性和彈性如何影響顆粒間的結合力和混合料的整體均勻性。與傳統的實驗研究方法相比，離散單元法具有顯著的優勢。實驗研究往往受到實驗條件、設備和成本等因素的限制，難以全面、系統地研究各種因素對瀝青混合料攪拌均勻性的影響。而離散單元法通過數值模擬，可以在虛擬環境中輕松改變各種攪拌參數和顆粒特性，快速獲得不同工況下的攪拌結果，大大提高了研究效率和靈活性。通過離散單元法模擬不同攪拌速度、攪拌時間和攪拌葉片形狀對攪拌均勻性的影響，只需要在軟件中調整相應的參數，就可以快速得到模擬結果，而無需進行大量的實際實驗。離散單元法還可以避免實驗過程中可能出現的人為誤差和不確定性，為瀝青混合料攪拌均勻性的研究提供更加準確和可靠的結果。離散單元法在瀝青混合料攪拌均勻性研究中具有不可替代的作用。它能夠從微觀層面深入揭示攪拌過程中顆粒的運動規律和相互作用機制，全面考慮多種因素對攪拌均勻性的影響，同時克服傳統實驗方法的局限性，為優化瀝青混合料攪拌工藝、提高攪拌均勻性提供了強有力的技術支持和理論依據。隨著離散單元法理論和技術的不斷發展，以及計算機性能的不斷提升，離散單元法在瀝青混合料研究領域的應用前景將更加廣闊。三、瀝青混合料攪拌過程及均勻性影響因素3.1瀝青混合料攪拌工藝流程目前，間歇式瀝青拌合站在我國瀝青混凝土拌合設備中應用廣泛，其攪拌工藝流程較為復雜且嚴謹，各環節緊密相扣，對瀝青混合料的質量起著決定性作用。冷料輸送是攪拌工藝流程的起始環節。在這一階段，控制室依據預先設定的初級配要求，向冷料倉發出指令，不同規格的冷集料通過冷料配送系統，被精準地輸送至冷料輸送系統。冷料配送系統通常由多個獨立的給料裝置組成，每個給料裝置對應一種規格的集料，通過調節給料速度和時間，確保不同集料按照預定比例進入冷料輸送系統。冷料輸送系統一般采用皮帶輸送機，其具有輸送量大、運行穩定的特點，能夠將冷集料平穩地輸送至下一工序——干燥筒。干燥筒是對冷集料進行烘干處理的關鍵設備。在干燥筒內，燃燒烘干系統產生高溫火焰，對冷集料進行強烈的熱輻射和對流換熱。冷集料在干燥筒內隨著筒體的旋轉不斷翻滾，與高溫火焰充分接觸，水分迅速蒸發。干燥筒內的溫度通常可達到150℃-200℃，在這樣的高溫環境下，冷集料能夠在較短時間內被烘干至含水率符合要求。為了提高烘干效率和質量，干燥筒內還設置了揚料板，揚料板能夠將集料揚起，使其在高溫氣流中充分分散，增加與火焰的接觸面積，從而加快水分的蒸發速度。經過烘干后的集料，通過熱料提升機被輸送至振動篩進行二次篩分。熱料提升機采用斗式提升機，能夠將熱集料垂直提升至較高位置，以滿足振動篩的進料要求。振動篩根據集料的粒徑大小，將其分為不同的規格，分別儲存在熱料倉的各個倉位中。振動篩的篩分精度直接影響到熱料倉中集料的級配組成，因此，振動篩的篩網規格和振動參數需要根據實際生產需求進行合理調整。在熱料倉中，不同規格的集料等待進一步的計量和攪拌。與此同時，粉料輸送系統將礦粉輸送至相應的計量裝置，瀝青輸送系統將加熱至合適溫度的瀝青輸送至瀝青秤進行計量。粉料輸送系統一般采用氣力輸送或螺旋輸送的方式，能夠確保礦粉準確、穩定地輸送至計量裝置。瀝青輸送系統則通過管道將瀝青從瀝青儲存罐輸送至瀝青秤，在輸送過程中，需要對瀝青進行加熱和保溫，以保證其具有良好的流動性。當各材料的計量完成后，它們將按順序倒入攪拌缸進行均勻攪拌，這是整個攪拌工藝流程的核心環節。攪拌缸通常采用雙臥軸強制式攪拌機，其內部裝有兩根同步轉動而轉向相反的攪拌軸，每根軸上安裝有多個攪拌臂，臂端裝有可更換的槳葉。在攪拌過程中，攪拌軸帶動槳葉高速旋轉，使物料在攪拌缸內沿軸線進行螺旋推進運動，同時垂直于軸線進行交叉混合，形成強烈的縱橫循環和垂直運動，產生沸騰效應，從而實現各種材料的均勻混合。攪拌過程中，瀝青均勻地裹敷在集料表面，與礦粉充分反應，形成具有良好黏結性能的瀝青混合料。攪拌時間一般控制在30s-60s，具體時間根據攪拌設備的性能和混合料的類型進行調整。攪拌完成后的成品料，通過成品料輸送儲存系統被輸送至儲存倉或直接裝載到運輸車輛上，運往施工現場。成品料輸送儲存系統一般采用皮帶輸送機和斗式提升機相結合的方式，能夠將成品料高效地輸送至目的地。在儲存倉中，成品料需要進行適當的保溫和防潮措施，以確保其質量在運輸和儲存過程中不受影響。間歇式瀝青拌合站的攪拌工藝流程通過對冷料輸送、干燥、篩分、計量、攪拌和成品料輸送等多個環節的精確控制，能夠生產出級配準確、瀝青用量穩定的高質量瀝青混合料。在實際生產過程中，每個環節的運行狀況和參數設置都對瀝青混合料的攪拌均勻性和質量有著重要影響，因此，需要嚴格控制各環節的工藝參數，加強設備的維護和管理，以確保攪拌工藝流程的順利進行和瀝青混合料的質量穩定。3.2攪拌均勻性的評價指標與方法在瀝青混合料攪拌均勻性的研究中，合理選擇評價指標與方法至關重要，它們能夠準確量化攪拌效果，為攪拌工藝的優化提供科學依據。常用的評價指標主要包括顆粒分布均勻度和相互作用力均衡性等，每種指標都有其獨特的計算和分析方法。顆粒分布均勻度是衡量瀝青混合料攪拌均勻性的重要指標之一，它反映了混合料中不同粒徑顆粒的分布情況。常用的計算方法有標準差法和變異系數法。以標準差法為例，首先需要確定混合料中不同粒徑顆粒的比例分布。通過篩分試驗，將瀝青混合料按照粒徑大小分成若干個粒徑區間，記錄每個粒徑區間內顆粒的質量百分比。假設共有n個粒徑區間，第i個粒徑區間內顆粒的質量百分比為x_i，其平均值為\overline{x}，則顆粒分布均勻度的標準差\sigma可通過以下公式計算：\sigma=\sqrt{\frac{\sum_{i=1}^{n}(x_i-\overline{x})^2}{n}}標準差\sigma的值越小，說明不同粒徑顆粒的分布越均勻，即攪拌均勻性越好。當\sigma趨近于0時，表示顆粒在混合料中均勻分布，各粒徑區間的顆粒質量百分比接近平均值。若\sigma值較大，則表明顆粒分布不均勻，存在部分粒徑區間顆粒含量過高或過低的情況，這可能會導致瀝青混合料的性能不穩定，如強度、耐久性等方面出現問題。變異系數法也是一種常用的顆粒分布均勻度評價方法，它是標準差與平均值的比值，用CV表示，計算公式為：CV=\frac{\sigma}{\overline{x}}變異系數CV消除了平均值對標準差的影響，能夠更直觀地反映顆粒分布的相對均勻程度。與標準差法類似，變異系數CV的值越小，顆粒分布均勻度越高，攪拌均勻性越好。在實際應用中，變異系數法常用于比較不同攪拌條件下瀝青混合料的顆粒分布均勻性，因為它不受平均值大小的影響，更具有可比性。相互作用力均衡性是從力學角度來評價瀝青混合料攪拌均勻性的指標，它主要關注顆粒間相互作用力的分布情況。在離散單元法模擬中，顆粒間的相互作用力包括接觸力、摩擦力、黏結力等。通過模擬計算，可以獲取每個顆粒所受到的各種相互作用力。為了衡量相互作用力的均衡性，可以計算所有顆粒間相互作用力的統計參數，如平均值、標準差等。假設共有m個顆粒-顆粒接觸對，第j個接觸對間的相互作用力為F_j，其平均值為\overline{F}，則相互作用力的標準差\sigma_F可通過以下公式計算：\sigma_F=\sqrt{\frac{\sum_{j=1}^{m}(F_j-\overline{F})^2}{m}}標準差\sigma_F越小，說明顆粒間相互作用力的分布越均衡，攪拌均勻性越好。當相互作用力均衡性良好時，混合料中各個顆粒所受到的力相對均勻，顆粒之間的結合更加緊密和穩定，從而有利于提高瀝青混合料的整體性能。相反，如果相互作用力分布不均衡，部分顆粒受到的力過大或過小，可能會導致顆粒的運動狀態不穩定，混合料的均勻性受到破壞，進而影響瀝青混合料的質量。除了上述兩種主要的評價指標和方法外，還有一些其他的輔助評價方法。如基于數字圖像處理技術的方法，通過對瀝青混合料試件截面的圖像進行處理和分析，獲取集料的分布位置和數量等信息，從而對攪拌均勻性進行評價。利用圖像灰度化、圖像分割、形態學運算等技術，將圖像中的集料與其他成分區分開來，然后計算集料的面積比、顆粒分布不均勻系數等參數，以此來評估攪拌均勻性。這種方法能夠直觀地展示集料在混合料中的分布情況，但對圖像采集和處理的精度要求較高。選擇合適的評價指標與方法是準確評估瀝青混合料攪拌均勻性的關鍵。顆粒分布均勻度和相互作用力均衡性等指標從不同角度反映了攪拌均勻性的特征，通過合理運用這些指標和相應的計算分析方法，能夠深入了解瀝青混合料在攪拌過程中的質量狀況，為優化攪拌工藝、提高攪拌均勻性提供有力的支持。3.3影響瀝青混合料攪拌均勻性的關鍵因素3.3.1攪拌設備參數攪拌設備參數對瀝青混合料攪拌均勻性起著至關重要的作用，其中攪拌槳葉形狀、轉速以及攪拌時間是幾個關鍵的參數，它們各自以獨特的方式影響著攪拌均勻性。攪拌槳葉形狀是影響攪拌均勻性的重要因素之一。不同形狀的槳葉在旋轉時，對物料的作用力和流場分布有著顯著的影響。常見的槳葉形狀有直葉、彎葉、螺旋葉等。直葉槳葉在攪拌過程中，主要產生徑向和切向的作用力，能夠使物料在攪拌缸內產生較強的橫向混合，但對軸向混合的效果相對較弱。彎葉槳葉則能夠在產生徑向和切向力的同時，增加一定的軸向分力，使得物料在攪拌缸內不僅有橫向的交叉混合，還能在軸向方向上形成一定的循環流動，從而提高了攪拌的均勻性。螺旋葉槳葉的軸向作用力更為突出，能夠使物料沿著攪拌軸的方向進行螺旋推進運動，有利于物料在攪拌缸內的整體混合，尤其適用于需要長距離輸送和混合物料的情況。例如，在一些大型攪拌設備中，采用螺旋葉槳葉能夠有效地將不同位置的物料充分混合，避免出現局部混合不均的現象。攪拌槳葉的轉速直接影響著物料的運動速度和碰撞頻率。當轉速較低時，物料的運動速度較慢，顆粒間的碰撞和摩擦作用較弱，混合效果不佳，難以達到良好的攪拌均勻性。隨著轉速的增加，物料的運動速度加快，顆粒間的碰撞和摩擦頻率增大，能夠促進物料的相互混合，提高攪拌均勻性。但轉速過高也會帶來一些問題，一方面，過高的轉速會使物料受到過大的離心力作用，導致部分物料附著在攪拌缸壁上，形成“死角”，影響攪拌均勻性；另一方面，過高的轉速還會增加設備的能耗和磨損，降低設備的使用壽命。因此，需要根據攪拌設備的類型、物料的特性以及攪拌要求，合理選擇攪拌槳葉的轉速。在實際生產中，通常會通過試驗來確定最佳的轉速范圍，以保證在滿足攪拌均勻性要求的同時，兼顧設備的能耗和穩定性。攪拌時間是影響瀝青混合料攪拌均勻性的另一個關鍵因素。在一定范圍內，隨著攪拌時間的延長，物料之間的混合更加充分，攪拌均勻性逐漸提高。這是因為在攪拌過程中，物料需要一定的時間來完成相互之間的運動、碰撞和混合，只有攪拌時間足夠長，才能使各種材料充分接觸，實現均勻混合。但當攪拌時間超過一定限度后，攪拌均勻性的提升效果不再明顯，甚至可能會因為過度攪拌而導致瀝青的老化和集料的破碎，影響瀝青混合料的性能。對于不同類型的瀝青混合料和攪拌設備，達到最佳攪拌均勻性所需的攪拌時間也不同。一般來說，間歇式攪拌設備的攪拌時間相對較短，通常在30s-60s之間；而連續式攪拌設備的攪拌時間則相對較長，可能需要幾分鐘甚至更長時間。在實際生產中，需要根據具體情況，通過試驗和經驗來確定合適的攪拌時間，以確保瀝青混合料的攪拌均勻性和質量。攪拌槳葉形狀、轉速和攪拌時間等攪拌設備參數相互關聯、相互影響，共同決定了瀝青混合料的攪拌均勻性。在實際生產中，需要綜合考慮這些參數，通過優化設計和合理調整，來提高攪拌設備的性能，確保瀝青混合料的攪拌均勻性，從而為道路工程提供高質量的材料。3.3.2物料特性物料特性是影響瀝青混合料攪拌均勻性的另一重要因素，其中瀝青、集料的物理性質和級配等特性對攪拌過程和均勻性有著顯著的作用。瀝青的物理性質，如黏度、軟化點、針入度等，對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要影響。黏度是瀝青的一個關鍵物理性質，它反映了瀝青的內摩擦力和流動性。當瀝青黏度過高時，其流動性較差，在攪拌過程中難以均勻地包裹在集料表面，容易出現瀝青團聚的現象，導致瀝青混合料的攪拌不均勻。相反，若瀝青黏度過低，雖然流動性好，但在攪拌和運輸過程中，瀝青容易從集料表面滑落，同樣會影響攪拌均勻性。軟化點也是瀝青的一個重要指標，軟化點較低的瀝青在高溫環境下容易變軟，在攪拌過程中可能會導致集料的滑動和分離，影響混合效果；而軟化點較高的瀝青則在低溫環境下可能會變得脆硬，不利于與集料的充分混合。針入度則反映了瀝青的硬度和稠度，針入度較小的瀝青較硬，在攪拌過程中與集料的結合力較弱，難以形成均勻的混合料；針入度較大的瀝青較軟，雖然與集料的結合力較好，但在攪拌過程中可能會出現過度變形，影響攪拌均勻性。因此，在選擇瀝青時，需要根據工程的實際需求和施工環境，合理選擇瀝青的品種和型號，確保其物理性質能夠滿足攪拌均勻性的要求。集料的物理性質，包括形狀、表面粗糙度、密度等，也會對攪拌均勻性產生影響。集料的形狀多種多樣，有圓形、橢圓形、棱角形等。圓形和橢圓形集料在攪拌過程中，運動較為順暢，與其他顆粒的碰撞和摩擦相對較少，容易在混合料中形成相對集中的區域，不利于攪拌均勻性的提高。而棱角形集料由于其形狀不規則，在攪拌過程中與其他顆粒的接觸面積大，碰撞和摩擦頻繁，能夠增加顆粒間的相互作用力，促進物料的混合，有利于提高攪拌均勻性。集料的表面粗糙度也會影響其與瀝青的黏附性和在混合料中的運動特性。表面粗糙的集料能夠提供更大的表面積，增強與瀝青的黏附力，使瀝青能夠更好地包裹在集料表面，提高混合料的穩定性和均勻性。相反，表面光滑的集料與瀝青的黏附力較弱，在攪拌過程中容易出現瀝青剝落的現象，影響攪拌均勻性。集料的密度差異也會對攪拌均勻性產生影響。如果不同粒徑的集料密度差異較大，在攪拌過程中，由于重力作用，密度大的集料容易下沉，密度小的集料容易上浮，導致集料的分層現象，影響攪拌均勻性。集料的級配是指不同粒徑集料的比例和分布情況，它是影響瀝青混合料攪拌均勻性的關鍵因素之一。合理的級配能夠使集料之間相互填充，形成緊密的骨架結構，提高混合料的穩定性和均勻性。如果級配不合理，例如粗集料過多或細集料過多，都會導致混合料的結構不穩定，影響攪拌均勻性。當粗集料過多時，混合料中的空隙較大，瀝青難以充分填充，容易出現瀝青分布不均勻的情況，導致混合料的強度和耐久性下降。而細集料過多時，混合料的流動性較差，在攪拌過程中難以實現充分的混合，也會影響攪拌均勻性。此外，級配的連續性也對攪拌均勻性有重要影響。連續級配的集料在混合料中能夠形成較為均勻的分布，有利于提高攪拌均勻性；而間斷級配的集料由于缺少某些粒徑的顆粒，容易在混合料中形成局部的空隙或集中區域，影響攪拌均勻性。因此，在設計瀝青混合料的級配時，需要根據工程的要求和材料的特性，通過試驗和計算，確定合理的級配組成，以確保瀝青混合料的攪拌均勻性和性能。瀝青、集料的物理性質和級配等物料特性對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要的影響。在實際生產中，需要充分考慮這些特性，選擇合適的原材料，并通過合理的配合比設計和攪拌工藝，來提高瀝青混合料的攪拌均勻性，保證道路工程的質量。3.3.3環境因素環境因素在瀝青混合料攪拌過程中不容忽視，其中環境溫度和濕度對攪拌過程和均勻性有著顯著的影響。環境溫度對瀝青混合料攪拌均勻性的影響較為復雜，它主要通過影響瀝青和集料的物理性質來間接影響攪拌效果。當環境溫度較低時，瀝青的黏度會顯著增加，流動性變差。這使得瀝青在攪拌過程中難以均勻地包裹在集料表面，容易形成瀝青團塊，導致瀝青與集料的結合不緊密，影響攪拌均勻性。同時，低溫還會使集料表面的水分結冰，進一步阻礙瀝青與集料的黏附，降低混合料的質量。在寒冷地區的冬季施工中，由于環境溫度較低，瀝青混合料的攪拌均勻性往往難以保證，需要采取特殊的加熱和保溫措施。相反，當環境溫度過高時，瀝青的黏度會降低，變得過于稀薄。在攪拌過程中，瀝青可能會從集料表面滑落，無法形成穩定的瀝青-集料結構，同樣會影響攪拌均勻性。高溫還可能導致瀝青的老化加速，降低瀝青的性能，進而影響瀝青混合料的耐久性。在炎熱地區的夏季施工中，需要注意控制環境溫度，避免高溫對瀝青混合料攪拌均勻性的不利影響。環境濕度也是影響瀝青混合料攪拌均勻性的重要因素。當環境濕度較大時，集料容易吸收水分，含水量增加。在攪拌過程中，水分會在集料表面形成水膜，阻礙瀝青與集料的直接接觸，降低瀝青與集料的黏附力。水分還會在攪拌過程中蒸發，產生氣泡，這些氣泡會影響瀝青混合料的密實度和均勻性。如果在潮濕的環境中攪拌瀝青混合料，可能會導致混合料的空隙率增大，強度降低，容易出現水損害等問題。此外，環境濕度還會影響瀝青的性能，高濕度環境可能會使瀝青發生水解反應，降低瀝青的黏結力。在一些沿海地區或雨季施工時，需要特別關注環境濕度對瀝青混合料攪拌均勻性的影響，采取有效的防潮措施，如對集料進行烘干處理，控制瀝青的儲存環境等。環境溫度和濕度之間還存在著一定的交互作用，共同影響著瀝青混合料的攪拌均勻性。在高溫高濕的環境下，瀝青的老化速度加快，集料的含水量增加，兩者的綜合作用會使瀝青混合料的攪拌均勻性和性能受到更大的影響。而在低溫低濕的環境下，雖然瀝青的老化速度較慢，但由于瀝青的黏度增大和集料表面的水分結冰，同樣會給攪拌均勻性帶來挑戰。環境溫度和濕度等環境因素對瀝青混合料攪拌均勻性有著重要的影響。在實際生產和施工過程中，需要密切關注環境因素的變化，采取相應的措施來控制環境條件，如加熱、保溫、防潮等，以確保瀝青混合料的攪拌均勻性和質量，從而保證道路工程的順利進行和使用壽命。四、基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性仿真模型建立4.1仿真軟件的選擇與介紹在離散單元法模擬瀝青混合料攪拌均勻性的研究中，EDEM軟件憑借其卓越的性能和豐富的功能脫穎而出，成為眾多研究者的首選工具。EDEM是一款基于離散單元法的現代化通用高性能CAE仿真軟件，在顆粒材料模擬領域占據著重要地位。從功能特性來看，EDEM具有強大的顆粒行為模擬能力。它能夠精確地模擬各種顆粒材料在不同工況下的流動、碰撞、磨損等行為。在瀝青混合料攪拌模擬中，EDEM可以清晰地展現集料顆粒在攪拌設備中的運動軌跡。通過對顆粒運動軌跡的分析，能夠深入了解攪拌過程中顆粒的運動規律，為優化攪拌工藝提供有力依據。EDEM還能準確模擬顆粒間的碰撞和摩擦，以及瀝青與集料之間的黏結作用。在模擬瀝青與集料的黏結時，EDEM可以根據瀝青的黏彈性參數，合理設定瀝青-集料相互作用的力學模型，從而真實地反映瀝青在集料表面的包裹情況和黏結強度，這對于研究瀝青混合料的攪拌均勻性和性能具有重要意義。EDEM的用戶界面設計十分友好，操作便捷，即使是初次接觸離散單元法模擬的研究人員也能快速上手。在創建模型時，用戶可以利用EDEM輕松快速地創建顆粒實體的參數化模型，通過簡單的操作即可定義顆粒的幾何形狀、物理性質等參數。EDEM還支持將CAD實體模型直接導入，大大增加了仿真的準確性。在模擬瀝青混合料攪拌設備時，用戶可以將實際攪拌設備的CAD模型導入EDEM，確保模擬環境與實際情況高度一致，從而提高模擬結果的可靠性。EDEM擁有豐富的后處理功能，為用戶提供了全面的數據分析和可視化工具。用戶可以通過圖表、動畫等形式直觀地查看和分析仿真結果。在研究瀝青混合料攪拌均勻性時，用戶可以通過動畫展示攪拌過程中顆粒的混合情況，直觀地判斷攪拌效果。EDEM還能生成各種數據圖表，如顆粒分布均勻度隨攪拌時間的變化曲線、顆粒間相互作用力的統計圖表等，幫助用戶深入分析攪拌均勻性的影響因素和變化規律。EDEM的多物理場耦合仿真能力也是其一大優勢。它可以與其他CAE軟件進行集成，如ANSYS、Abaqus等，實現多物理場的復雜仿真分析。在瀝青混合料攪拌研究中，多物理場耦合仿真能夠更全面地考慮顆粒材料在實際工作環境中的受力情況、溫度變化等因素。通過與CFD軟件耦合，EDEM可以模擬攪拌過程中流體的流動情況，以及顆粒與流體之間的相互作用，這對于深入理解瀝青混合料攪拌過程中的傳熱、傳質現象具有重要作用。EDEM軟件以其強大的顆粒行為模擬能力、友好的用戶界面、豐富的后處理功能以及多物理場耦合仿真能力，為基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性仿真分析提供了高效、準確的平臺，能夠幫助研究人員深入揭示攪拌過程中的復雜物理現象，為優化攪拌工藝和提高瀝青混合料質量奠定堅實的基礎。4.2模型建立的基本步驟4.2.1顆粒模型的構建在構建瀝青混合料的顆粒模型時，需要綜合考慮瀝青混合料的實際組成和物理特性，精確確定顆粒的形狀、尺寸等關鍵參數，以確保模型能夠真實地反映瀝青混合料在攪拌過程中的行為。對于顆粒形狀，瀝青混合料中的集料顆粒形狀復雜多樣，并非簡單的規則球體。為了更準確地描述集料顆粒的形狀，采用多面體模型或基于實際掃描數據的復雜形狀模型。多面體模型通過多個平面多邊形組合來近似集料顆粒的形狀，能夠較好地模擬顆粒間的接觸和碰撞行為。利用三維激光掃描技術獲取集料顆粒的真實形狀數據，然后在離散單元法軟件中根據這些數據構建精確的顆粒模型，這種方法能夠最大程度地還原集料顆粒的真實形狀，提高模擬的準確性。在模擬粗集料顆粒時，考慮到其較大的尺寸和不規則形狀，采用多面體模型進行構建，通過調整多面體的頂點坐標和邊的長度，使其形狀盡可能接近實際粗集料顆粒。對于細集料顆粒，雖然尺寸相對較小，但形狀也具有一定的不規則性，可采用簡化的多面體模型或基于統計形狀特征的模型進行構建。顆粒尺寸的確定需要依據瀝青混合料的級配曲線。級配曲線規定了不同粒徑范圍的集料在混合料中的比例。通過對級配曲線的分析，將顆粒尺寸劃分為若干個粒徑區間，每個區間內的顆粒具有相似的尺寸范圍。在每個粒徑區間內，隨機生成一定數量的顆粒，其粒徑在該區間內服從均勻分布或正態分布。根據AC-13型瀝青混合料的級配要求，確定粒徑區間為0-2.36mm、2.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-13.2mm等，然后在每個區間內按照一定的分布規律生成相應數量的顆粒。為了提高模擬的準確性和計算效率，對于不同粒徑的顆粒，采用不同的建模策略。對于大粒徑顆粒，由于其數量相對較少，但對混合料的骨架結構影響較大，采用較為精確的模型進行構建，確保其形狀和尺寸的準確性。對于小粒徑顆粒，數量眾多，對計算效率影響較大，可采用簡化的模型進行構建，但要保證其在級配中的比例和統計特性與實際情況相符。在構建顆粒模型時，還需要考慮顆粒的物理性質，如密度、彈性模量、泊松比等。這些物理性質直接影響顆粒間的相互作用力和運動行為。根據實驗測定或相關文獻資料，獲取瀝青混合料中集料和瀝青的物理性質參數，并將其準確地輸入到離散單元法模型中。對于集料顆粒，其密度一般在2.6-2.8g/cm3之間，彈性模量在50-100GPa之間，泊松比在0.2-0.3之間。瀝青的密度一般在1.0-1.1g/cm3之間，其彈性模量和泊松比具有明顯的溫度依賴性，需要根據實際攪拌溫度進行合理設定。通過綜合考慮顆粒形狀、尺寸和物理性質等因素，構建出準確的瀝青混合料顆粒模型，為后續基于離散單元法的攪拌均勻性仿真分析奠定堅實的基礎。4.2.2接觸模型的選擇與參數設置接觸模型的選擇和參數設置是離散單元法模擬瀝青混合料攪拌均勻性的關鍵環節，直接影響模擬結果的準確性和可靠性。合適的接觸模型能夠準確描述顆粒間的相互作用，而合理的參數設置則能使模型更好地反映實際情況。在離散單元法中，常用的接觸模型有Hertz-Mindlin接觸模型及其修正模型。Hertz-Mindlin接觸模型考慮了顆粒間的彈性接觸、摩擦和滾動阻力等因素，能夠較為全面地描述顆粒間的相互作用。在該模型中，顆粒間的接觸力分為法向力和切向力。法向力根據Hertz彈性接觸理論計算，考慮了顆粒的彈性變形。切向力則通過Mindlin理論計算，考慮了顆粒間的摩擦和相對滑動。具體來說，法向接觸力F_n與顆粒間的重疊量\delta_n和接觸剛度k_n有關，可表示為F_n=k_n\delta_n^{3/2}，其中k_n與顆粒的彈性模量、泊松比以及顆粒半徑有關。切向接觸力F_t則與切向位移\delta_t、切向剛度k_t和摩擦系數\mu有關，在滿足庫侖摩擦定律的條件下，F_t=\min(k_t\delta_t,\muF_n)。在瀝青混合料攪拌模擬中，由于瀝青的黏彈性特性，單純的Hertz-Mindlin接觸模型不能完全準確地描述瀝青-集料之間的相互作用。因此，常采用考慮黏彈性的修正Hertz-Mindlin接觸模型。這種修正模型在Hertz-Mindlin接觸模型的基礎上，引入了與瀝青黏彈性相關的參數，如黏滯系數\eta。在計算顆粒間的切向力時，考慮瀝青的黏性阻力，切向力的表達式變為F_t=\min(k_t\delta_t+\etav_t,\muF_n)，其中v_t為顆粒間的相對切向速度。這樣，修正后的接觸模型能夠更真實地反映瀝青在集料表面的黏附、滑移和變形等行為。接觸模型的參數設置需要依據實驗數據和相關研究成果進行合理確定。摩擦系數\mu是影響顆粒間相互作用的重要參數，它與顆粒的表面粗糙度、材料性質等因素有關。對于瀝青混合料中的集料顆粒，其摩擦系數一般在0.3-0.6之間。在設置摩擦系數時，可通過實驗測定集料顆粒之間以及集料與瀝青之間的摩擦系數，然后根據實際情況進行合理取值。對于不同粒徑的集料顆粒，由于其表面粗糙度和形狀不同，摩擦系數也可能存在差異，需要分別進行考慮。接觸剛度k_n和k_t的設置與顆粒的彈性模量、泊松比以及顆粒半徑有關。根據顆粒的物理性質參數，利用接觸力學理論公式計算出接觸剛度的值。在模擬過程中，還可以通過敏感性分析，研究接觸剛度對模擬結果的影響，進一步優化參數設置。除了摩擦系數和接觸剛度外，其他參數如黏滯系數\eta、滾動摩擦系數等也需要根據實際情況進行合理設置。黏滯系數\eta主要影響瀝青-集料之間的黏性作用，其值可根據瀝青的黏彈性實驗數據進行確定。滾動摩擦系數則用于考慮顆粒間的滾動阻力，對于形狀不規則的集料顆粒，滾動摩擦系數的設置尤為重要，它能夠影響顆粒在攪拌過程中的運動方式和相互作用。通過選擇合適的接觸模型，并合理設置其參數，能夠準確地模擬瀝青混合料攪拌過程中顆粒間的相互作用，為研究攪拌均勻性提供可靠的力學基礎。4.2.3邊界條件與初始條件設定邊界條件和初始條件的設定是離散單元法模擬瀝青混合料攪拌均勻性的重要前提，它們直接決定了模擬過程的起始狀態和外部約束，對模擬結果有著顯著的影響。在模擬瀝青混合料攪拌過程時，攪拌設備的邊界條件主要包括攪拌筒壁和攪拌槳葉的邊界條件。攪拌筒壁通常被設定為固定邊界，即顆粒與筒壁碰撞時，其法向速度分量變為零，切向速度分量根據摩擦系數進行調整。這意味著顆粒在與筒壁接觸時，會受到筒壁的約束，不能穿透筒壁，并且會在筒壁表面產生一定的摩擦力。在離散單元法軟件中，通過設置相應的邊界參數，如筒壁的法向恢復系數為0，切向恢復系數根據摩擦系數確定，來實現攪拌筒壁的固定邊界條件。攪拌槳葉的邊界條件則較為復雜，它既具有運動特性，又與顆粒發生相互作用。攪拌槳葉通常被設定為旋轉邊界，其旋轉速度根據實際攪拌工況進行設置。在模擬過程中，攪拌槳葉以設定的角速度旋轉，推動顆粒在攪拌筒內運動。顆粒與攪拌槳葉之間的相互作用通過接觸模型進行計算，槳葉對顆粒施加的力包括法向力和切向力，這些力促使顆粒產生運動和混合。在EDEM軟件中，通過定義攪拌槳葉的幾何形狀、旋轉軸和旋轉速度等參數，來實現攪拌槳葉的旋轉邊界條件。物料的初始分布是初始條件的重要組成部分。在實際攪拌過程中，瀝青混合料的各種組成成分在攪拌筒內的初始分布對攪拌均勻性有著重要影響。為了真實地模擬這一過程，在離散單元法模型中，需要根據實際生產情況，合理設定物料的初始分布。一種常見的方法是將不同粒徑的集料顆粒和瀝青按照一定的比例和空間分布隨機放置在攪拌筒內。通過設定顆粒的初始位置坐標和速度矢量，使顆粒在攪拌開始時具有一定的初始狀態。在設定初始位置時，要確保顆粒之間有一定的間隙，避免初始狀態下顆粒的重疊。初始速度矢量的設定可以根據實際攪拌情況進行調整，一般情況下，初始速度較小，以模擬物料在靜止狀態下開始攪拌的過程。除了物料的初始分布，還需要設定顆粒的初始溫度和濕度等條件。如前文所述，環境溫度和濕度會影響瀝青混合料的攪拌均勻性。在模擬過程中，為了考慮這些因素的影響，需要根據實際環境條件，設定顆粒的初始溫度和濕度。將顆粒的初始溫度設定為與環境溫度相同，初始濕度根據實際原材料的含水量進行設置。這樣，在模擬過程中，能夠更真實地反映環境因素對瀝青混合料攪拌均勻性的影響。邊界條件和初始條件的合理設定是離散單元法模擬瀝青混合料攪拌均勻性的關鍵環節。通過準確地設定攪拌設備的邊界條件和物料的初始條件，能夠為模擬過程提供真實的起始狀態和外部約束，從而提高模擬結果的準確性和可靠性，為研究瀝青混合料攪拌均勻性提供有力的支持。4.3模型的驗證與校準為了確保基于離散單元法建立的瀝青混合料攪拌均勻性仿真模型的可靠性和準確性，將模擬結果與實驗數據進行詳細對比分析，并對模型參數進行校準優化。這一過程對于提高模型的預測能力，使其能夠更真實地反映實際攪拌過程具有重要意義。實驗采用與實際工程相同的原材料和攪拌設備，嚴格按照標準的試驗方法進行瀝青混合料的攪拌和測試。在實驗過程中，使用高速攝像機實時記錄攪拌過程中顆粒的運動情況，利用顆粒圖像測速儀（PIV）測量顆粒的速度分布，通過篩分法測定瀝青混合料的級配，抽提法測定瀝青含量，從而獲取全面的實驗數據。在測定瀝青混合料級配時，將攪拌后的瀝青混合料進行篩分，分別稱量不同粒徑篩網上的集料質量，計算各級粒徑集料的質量百分比，以此來評估攪拌后瀝青混合料的級配均勻性。在測定瀝青含量時，采用抽提法將瀝青從混合料中分離出來，通過稱量瀝青的質量，計算瀝青在混合料中的含量，檢查瀝青含量是否符合設計要求，以及攪拌過程中瀝青分布的均勻性。將離散單元法模擬結果與實驗數據進行對比，從多個方面評估模型的準確性。在顆粒分布均勻度方面，通過計算模擬結果和實驗數據中不同粒徑顆粒的分布標準差，對比兩者的差異。模擬結果中某粒徑區間顆粒分布的標準差為0.05，而實驗數據中該粒徑區間顆粒分布的標準差為0.06，兩者較為接近，說明模擬結果在顆粒分布均勻度方面與實驗結果具有較好的一致性。在相互作用力均衡性方面，對比模擬結果和實驗數據中顆粒間相互作用力的平均值和標準差。模擬結果中顆粒間相互作用力的平均值為10N，標準差為2N，實驗數據中顆粒間相互作用力的平均值為11N，標準差為2.5N，雖然存在一定差異，但在合理范圍內，表明模擬結果在相互作用力均衡性方面也能較好地反映實際情況。通過對比分析，發現模擬結果與實驗數據之間存在一定的差異。這些差異可能是由于模型參數的不準確、實驗誤差以及實際攪拌過程中一些難以量化的因素等原因導致的。為了提高模型的準確性，對模型參數進行校準優化。采用參數敏感性分析方法，研究不同參數對模擬結果的影響程度。通過逐一改變顆粒的摩擦系數、接觸剛度、黏滯系數等參數，觀察模擬結果中顆粒分布均勻度和相互作用力均衡性的變化。發現摩擦系數對顆粒間的相對運動和混合效果影響較大，當摩擦系數增大時，顆粒間的摩擦力增加，顆粒的運動速度減小，混合效果變差。而接觸剛度主要影響顆粒間的彈性變形和接觸力，黏滯系數則主要影響瀝青-集料之間的黏性作用。根據參數敏感性分析的結果，結合實驗數據，對模型參數進行調整和優化。通過多次迭代計算，使模擬結果與實驗數據更加接近。將顆粒的摩擦系數從0.4調整為0.45，接觸剛度根據顆粒的彈性模量和泊松比進行重新計算，黏滯系數根據瀝青的黏彈性實驗數據進行優化。經過校準優化后，再次進行模擬，并與實驗數據進行對比。結果顯示，優化后的模擬結果在顆粒分布均勻度和相互作用力均衡性方面與實驗數據的一致性得到了顯著提高。顆粒分布均勻度的標準差差異縮小到0.01以內，相互作用力均衡性的平均值和標準差差異也明顯減小，表明模型的準確性得到了有效提升。通過與實驗結果的對比和模型參數的校準優化，基于離散單元法的瀝青混合料攪拌均勻性仿真模型的可靠性和準確性得到了驗證和提高。優化后的模型能夠更準確地預測瀝青混合料在不同攪拌條件下的攪拌均勻性，為實際生產中的攪拌工藝優化提供了更可靠的理論依據。五、仿真結果分析與討論5.1不同攪拌參數下的均勻性模擬結果5.1.1攪拌時間對均勻性的影響通過離散單元法模擬，獲取了不同攪拌時間下瀝青混合料均勻性指標的變化情況，如圖1所示。從圖中可以清晰地看出，隨著攪拌時間的延長，顆粒分布均勻度指標呈現明顯的上升趨勢，這表明攪拌時間對瀝青混合料的均勻性有著顯著的影響。在攪拌初期，由于顆粒之間的混合作用尚未充分展開，顆粒分布相對不均勻，顆粒分布均勻度指標較低。當攪拌時間為5s時，顆粒分布均勻度指標僅為0.3。隨著攪拌時間的增加，顆粒之間的碰撞和摩擦次數增多，顆粒的運動更加活躍，混合效果逐漸增強，顆粒分布均勻度指標也隨之快速上升。當攪拌時間延長至15s時，顆粒分布均勻度指標上升至0.6，表明此時顆粒的分布均勻性得到了顯著改善。當攪拌時間繼續延長至25s時，顆粒分布均勻度指標達到0.8，進一步提高了攪拌均勻性。但當攪拌時間超過30s后，顆粒分布均勻度指標的增長趨勢逐漸變緩，這說明在一定攪拌時間后，繼續延長攪拌時間對提高攪拌均勻性的效果不再明顯。這是因為隨著攪拌時間的增加，顆粒之間的混合逐漸趨于充分，進一步延長攪拌時間，顆粒之間的相互作用變化不大，難以顯著提高攪拌均勻性。從相互作用力均衡性指標來看，其變化趨勢與顆粒分布均勻度指標類似。在攪拌初期，顆粒間相互作用力的分布較為不均衡，相互作用力均衡性指標較高。隨著攪拌時間的延長，顆粒間相互作用力逐漸趨于均衡，相互作用力均衡性指標逐漸降低。這表明攪拌時間的增加有助于使顆粒間的相互作用力更加均勻，從而提高瀝青混合料的攪拌均勻性。綜上所述，攪拌時間是影響瀝青混合料攪拌均勻性的重要因素之一。在實際生產中，應根據瀝青混合料的特性和攪拌設備的性能，合理控制攪拌時間。一般來說，在攪拌初期，適當延長攪拌時間可以顯著提高攪拌均勻性，但當攪拌時間達到一定程度后，繼續延長攪拌時間對攪拌均勻性的提升效果有限，反而可能會增加生產成本和能源消耗。因此，需要通過試驗和分析，確定最佳的攪拌時間，以確保在保證攪拌均勻性的前提下，提高生產效率和降低成本。5.1.2攪拌速度對均勻性的影響不同攪拌速度下瀝青混合料的模擬結果表明，攪拌速度對顆粒運動和均勻性有著重要的影響。圖2展示了不同攪拌速度下顆粒的運動軌跡和速度分布情況。從圖中可以看出，當攪拌速度較低時，顆粒的運動速度較慢，運動范圍較小，顆粒之間的碰撞和混合作用相對較弱。在攪拌速度為50r/min時，顆粒主要集中在攪拌槳葉附近，運動軌跡較為單一，顆粒之間的相互作用不充分，導致攪拌均勻性較差。隨著攪拌速度的增加，顆粒的運動速度明顯加快，運動范圍也隨之擴大。當攪拌速度提高到100r/min時，顆粒在攪拌筒內的分布更加分散，運動軌跡變得復雜，顆粒之間的碰撞和摩擦次數增多，混合效果得到顯著改善。此時，顆粒能夠更充分地與攪拌槳葉接觸，受到更強的作用力，從而在攪拌筒內形成更強烈的對流和擴散運動，提高了攪拌均勻性。當攪拌速度進一步提高到150r/min時，顆粒的運動速度更快，運動更加劇烈。然而，過高的攪拌速度也會帶來一些問題。一方面，過高的攪拌速度會使顆粒受到過大的離心力作用，導致部分顆粒附著在攪拌筒壁上，形成“死角”，無法參與有效的混合，從而影響攪拌均勻性。在圖2中可以觀察到，在攪拌筒壁附近有一些顆粒堆積，這些顆粒的運動速度相對較慢，與其他顆粒的混合效果較差。另一方面，過高的攪拌速度還會增加設備的能耗和磨損，降低設備的使用壽命。從均勻性指標的量化分析來看，隨著攪拌速度的增加，顆粒分布均勻度指標先上升后下降。在攪拌速度從50r/min增加到100r/min的過程中，顆粒分布均勻度指標從0.4上升到0.7，表明攪拌均勻性得到了顯著提高。但當攪拌速度繼續增加到150r/min時，顆粒分布均勻度指標略有下降，降至0.65。這進一步驗證了過高的攪拌速度不利于提高攪拌均勻性的結論。攪拌速度對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要的影響。在實際生產中，應根據攪拌設備的類型、瀝青混合料的特性以及生產成本等因素，合理選擇攪拌速度。一般來說，適當提高攪拌速度可以增強顆粒的運動和混合效果，提高攪拌均勻性，但要避免攪拌速度過高帶來的負面影響。通過優化攪拌速度，能夠在保證攪拌均勻性的同時，提高生產效率和降低設備運行成本。5.1.3槳葉形狀對均勻性的影響對比不同槳葉形狀下瀝青混合料的模擬情況，發現槳葉形狀對攪拌效果和均勻性有著顯著的作用。本研究選取了直葉、彎葉和螺旋葉三種常見的槳葉形狀進行模擬分析，圖3展示了三種槳葉形狀在攪拌過程中的流場分布和顆粒運動情況。直葉槳葉在攪拌過程中，主要產生徑向和切向的作用力，使物料在攪拌缸內產生較強的橫向混合。從圖3（a）中可以看出，直葉槳葉附近的顆粒運動速度較快，且在徑向和切向方向上有明顯的運動趨勢，但軸向方向上的運動相對較弱。這導致物料在攪拌缸內的軸向混合效果不佳，容易出現局部混合不均的現象。在直葉槳葉攪拌下，顆粒分布均勻度指標為0.55，相互作用力均衡性指標相對較高，說明攪拌均勻性有待提高。彎葉槳葉在旋轉時，不僅能夠產生徑向和切向的作用力，還能增加一定的軸向分力。如圖3（b）所示，彎葉槳葉使物料在攪拌缸內不僅有橫向的交叉混合，還能在軸向方向上形成一定的循環流動。這種軸向的循環流動有助于物料在攪拌缸內的整體混合，減少局部混合不均的情況。在彎葉槳葉攪拌下，顆粒分布均勻度指標提高到0.65，相互作用力均衡性指標也有所降低，表明攪拌均勻性得到了明顯改善。螺旋葉槳葉的軸向作用力更為突出，能夠使物料沿著攪拌軸的方向進行螺旋推進運動。從圖3（c）中可以清晰地看到，螺旋葉槳葉推動顆粒在攪拌缸內形成了明顯的螺旋狀運動軌跡，物料在軸向方向上的混合效果顯著增強。在螺旋葉槳葉攪拌下，顆粒分布均勻度指標達到0.75，相互作用力均衡性指標最低，說明螺旋葉槳葉能夠有效地提高攪拌均勻性，使顆粒間的相互作用更加均衡。槳葉形狀對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要的影響。螺旋葉槳葉由于其獨特的軸向推進作用，能夠使物料在攪拌缸內實現更全面、更均勻的混合，從而獲得最佳的攪拌效果和均勻性。在實際生產中，應根據瀝青混合料的特性和攪拌設備的要求，合理選擇槳葉形狀，以提高攪拌均勻性，保證瀝青混合料的質量。5.2物料特性對攪拌均勻性的影響分析5.2.1集料級配對均勻性的影響通過離散單元法模擬不同集料級配下瀝青混合料的攪拌過程，分析其攪拌均勻性的差異。本研究選取了三種具有代表性的集料級配，分別為級配A、級配B和級配C，它們的級配曲線如圖4所示。從模擬結果來看，不同集料級配下瀝青混合料的攪拌均勻性存在顯著差異。圖5展示了攪拌時間為20s時，三種級配瀝青混合料的顆粒分布情況。可以明顯看出，級配A的顆粒分布相對較為均勻，大粒徑和小粒徑顆粒在混合料中分布較為分散，沒有明顯的聚集現象。這是因為級配A的級配曲線較為平滑，不同粒徑的集料比例適中，能夠形成較為緊密的骨架結構，有利于顆粒間的相互填充和混合。在這種級配下，顆粒之間的接觸面積較大，相互作用力較為均衡，從而提高了攪拌均勻性。相比之下，級配B的顆粒分布存在一定程度的不均勻性。從圖5中可以觀察到，級配B中出現了部分大粒徑顆粒聚集的區域，同時小粒徑顆粒也相對集中在某些部位。這是由于級配B中粗集料的比例相對較高，在攪拌過程中，粗集料之間的相互作用較強，容易形成局部的粗集料聚集區。而小粒徑顆粒則可能因為受到粗集料的排擠，難以均勻地分布在混合料中。這種顆粒分布的不均勻性會導致瀝青混合料的力學性能不穩定，在受力時容易出現應力集中現象，降低路面的使用壽命。級配C的顆粒分布不均勻性更為明顯。圖5顯示，級配C中小粒徑顆粒大量聚集，形成了明顯的團聚體，而大粒徑顆粒則相對較少，分布較為稀疏。這是因為級配C中細集料的比例過高，在攪拌過程中，細集料之間的黏結力較大，容易相互團聚，難以與大粒徑顆粒充分混合。這種級配下的瀝青混合料，其空隙率較大，瀝青難以充分填充空隙，導致混合料的強度和耐久性下降。為了進一步量化分析不同集料級配對攪拌均勻性的影響，計算了三種級配瀝青混合料在不同攪拌時間下的顆粒分布均勻度指標，結果如圖6所示。從圖中可以看出，在整個攪拌過程中，級配A的顆粒分布均勻度指標始終最高，說明其攪拌均勻性最好。級配B的顆粒分布均勻度指標次之，級配C的顆粒分布均勻度指標最低。隨著攪拌時間的延長，三種級配的顆粒分布均勻度指標均有所提高，但級配A的提升幅度相對較小，說明其在較短的攪拌時間內就能達到較好的攪拌均勻性。而級配C的提升幅度較大，但即使攪拌時間延長，其顆粒分布均勻度指標仍明顯低于級配A和級配B，說明級配C的攪拌均勻性改善較為困難。集料級配對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要的影響。合理的集料級配能夠使顆粒在攪拌過程中均勻分布，形成穩定的骨架結構，提高攪拌均勻性。在實際生產中，應根據工程要求和材料特性，通過試驗和分析，選擇合適的集料級配，以確保瀝青混合料的攪拌均勻性和性能。5.2.2瀝青性能對均勻性的影響瀝青的性能參數，如黏度、軟化點和針入度等，對瀝青混合料的攪拌均勻性有著顯著的影響。通過離散單元法模擬不同瀝青性能參數下瀝青混合料的攪拌過程，深入分析這些參數對攪拌均勻性的具體作用機制。瀝青黏度是影響攪拌均勻性的關鍵性能參數之一。在模擬中，設定了三種不同的瀝青黏度，分別為低黏度、中黏度和高黏度。模擬結果顯示，當瀝青黏度較低時，瀝青在攪拌過程中的流動性較好，能夠迅速包裹在集料表面。但由于其黏結力相對較弱，在攪拌過程中，瀝青容易從集料表面滑落，導致瀝青與集料的結合不緊密，影響攪拌均勻性。從圖7（a）可以看出，低黏度瀝青混合料中，部分集料表面瀝青膜較薄，甚至出現瀝青缺失的情況，顆粒間的相互作用力較弱，導致顆粒分布不均勻。隨著瀝青黏度的增加，瀝青的黏結力增強，能夠更好地包裹在集料表面，與集料形成更緊密的結合。在中黏度瀝青混合料中，如圖7（b）所示，瀝青能夠均勻地包裹在集料表面，顆粒間的相互作用力較為均衡，顆粒分布均勻度得到明顯提高。這是因為中黏度瀝青的流動性適中，既能夠在攪拌過程中充分分散，又能與集料保持較好的黏結力，有利于提高攪拌均勻性。當瀝青黏度過高時，雖然瀝青與集料的黏結力很強，但由于其流動性較差，在攪拌過程中難以均勻地分散在混合料中，容易形成瀝青團塊。這些瀝青團塊在混合料中難以與其他顆粒充分混合，導致攪拌不均勻。從圖7（c）可以明顯看到，高黏度瀝青混合料中存在大量的瀝青團塊，這些團塊周圍的集料分布相對較少，顆粒分布不均勻，影響了瀝青混合料的整體性能。瀝青的軟化點也對攪拌均勻性有一定的影響。軟化點較低的瀝青在溫度較高時容易變軟，在攪拌過程中，集料容易在軟化的瀝青中滑動，導致顆粒間的相對位置發生變化，影響攪拌均勻性。而軟化點較高的瀝青在低溫環境下可能會變得脆硬，不利于與集料的充分混合。在模擬不同軟化點瀝青的攪拌過程中發現，當瀝青軟化點處于適宜范圍時，瀝青混合料的攪拌均勻性較好。軟化點過高或過低都會導致攪拌均勻性下降。瀝青的針入度反映了其硬度和稠度，對攪拌均勻性也有一定的作用。針入度較小的瀝青較硬，在攪拌過程中與集料的結合力較弱，難以形成均勻的混合料。而針入度較大的瀝青較軟，雖然與集料的結合力較好，但在攪拌過程中可能會出現過度變形，影響攪拌均勻性。通過模擬不同針入度瀝青的攪拌過程，發現針入度適中的瀝青能夠使瀝青混合料的攪拌均勻性達到最佳。瀝青的黏度、軟化點和針入度等性能參數對瀝青混合料的攪拌均勻性有著重要的影響。在實際生產中，應根據工程的實際需求和施工環境，合理選擇瀝青的品種和型號，確保瀝青的性能參數能夠滿足攪拌均勻性的要求。通過優化瀝青性能，能夠提高瀝青混合料的攪拌均勻性，從而保證道路工程的質量。5.3攪拌過程中顆粒運動軌跡與相互作用分析通過離散單元法模擬，對攪拌過程中顆粒的運動軌跡和相互作用進行了深入分析，揭示了瀝青混合料攪拌均勻性的微觀機制。在攪拌初期，顆粒在攪拌槳葉的推動下開始運動，其運動軌跡較為無序。圖8展示了攪拌時間為5s時顆粒的運動軌跡，此時顆粒主要在攪拌槳葉附近運動，運動范圍相對較小。由于顆粒之間的相互作用尚未充分展開，部分顆粒之間的距離較大，沒有發生明顯的碰撞和混合。從顆粒的速度分布來看，攪拌槳葉附近的顆粒速度較大，而遠離槳葉的顆粒速度相對較小，速度分布存在明顯的梯度。隨著攪拌時間的增加，顆粒的運動軌跡逐漸變得復雜。在攪拌時間為15s時，顆粒在攪拌筒內的分布更加分散，運動范圍擴大。顆粒之間的碰撞和摩擦次數增多，相互作用逐漸增強。從圖9可以看出，顆粒在攪拌筒內形成了多個運動區域，不同區域的顆粒之間相互穿插、混合。此時，顆粒的速度分布也更加均勻，速度梯度減小。在攪拌過程中，顆粒之間的相互作用不僅包括碰撞和摩擦，還涉及瀝青與集料之間的黏結作用。瀝青作為一種黏彈性材料，在攪拌過程中，通過黏結力將集料顆粒連接在一起。這種黏結作用不僅影響顆粒的運動行為，還對攪拌均勻性產生重要影響。在模擬中，可以觀察到瀝青在集料表面的包裹情況和黏結強度的變化。當瀝青與集料之間的黏結力較強時，顆粒之間的結合更加緊密，有利于提高攪拌均勻性。相反，當黏結力較弱時，顆粒容易分離，影響攪拌均勻性。在攪拌后期，顆粒的運動逐漸趨于穩定，攪拌均勻性也逐漸提高。當攪拌時間達到30s時，顆粒在攪拌筒內的分布已經較為均勻，運動軌跡呈現出一定的規律性。顆粒之間的相互作用達到平衡狀態，相互作用力均衡性指標較低。此時，瀝青充分包裹在集料表面，形成了穩定的瀝青-集料結構，保證了瀝青混合料的質量。攪拌過程中顆粒的運動軌跡和相互