本发明涉及道路工程材料性能测试与评价领域，尤其是涉及一种圆形薄板试件弯曲疲劳试验装置及试验方法。
背景技术：
1、路面材料的抗裂性能是路面结构设计、材料设计和性能评价的重要参数，其中，疲劳开裂是路面最主要的破坏形式之一。国内外通常采用梁式试件的两点、三点或四点弯曲疲劳试验、圆柱体试件的劈裂疲劳试验、半圆试件的弯曲疲劳试验，测试路面材料的弯曲疲劳寿命。在这些试验方法中，试件的破坏区只承受到单向拉应力的作用，而在试件的厚度方向没有受到力的作用。这种受力状态，与路面结构在行车荷载的作用下，各结构层底部水平面上呈双向受拉的应力分布状态完全不同。由于路面材料是一种由集料加胶结料构成的非均匀、各向异性材料，其力学性能与所处的应力状态密切相关。因此，采用通常的疲劳试验方法测定的疲劳寿命不能真实反映该路面材料在实际路面结构中的真实抗疲劳性能。本发明根据路面结构在轮胎荷载作用下的变形模式和应力分布状态，提出采用圆形薄板试件的弯曲疲劳试验来测试路面材料的抗弯曲疲劳性能，并发明了相应的试验装置、试验方法，使测定的疲劳寿命能更准确表征该材料在实际路面结构中的抗疲劳性能。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于圆形薄板试件的路面结构材料弯曲疲劳试验装置及试验方法，解决了常用的疲劳试验方法中，试件单向受力，与实际路面结构在车轮荷载作用下的受力模式、应力状态不一致，从而导致试验结果不能反映材料在实际路面结构中的实际性能的问题。
2、本发明所采用的技术方案是：采用底部周边简支的圆形薄板试件在中心局部区域受到横向荷载作用下的弯曲试验，来模拟路面结构层材料在轮载作用下的变形模式和受力(沥青路面结构设计理论将路面结构层视为水平方向无限大的结构，将其视为轴对称问题进行求解。本发明中的圆形薄板试件在中心局部荷载作用下的受力模式，也是轴对称问题)。
3、本发明的整套试验装置的主体由压头2、支座7和底板10组成；压头2顶部的螺纹1用于连接试验机的加载杆，底部的橡胶垫3可使施加的荷载均匀分布于试件4的中部区域；支座7上部的环形顶板5和挡板6用于支承和约束试件4，其底部的圆形穿线洞8用于引出试件4底部黏贴传感器的导线；底板10下部的螺纹11用于连接试验机的荷载传感器，其上的环形定位槽9可将支座7精确定位于底板10的中央，从而使压头2始终垂直作用于试件4的中心。
4、本发明提供的一种圆形薄板试件的弯曲疲劳性能试验方法，包括以下步骤：
5、步骤1：成型圆形薄板试件4，测量其直径a和厚度h；
6、步骤2：拼装试验装置：底板10通过螺纹11安装在材料试验机的荷载传感器上，将压头2通过螺纹1与试验机的加载杆相连，将支座7嵌入底板10上表面的定位槽9中；
7、步骤3：安装试件：在试件4的底部中心处黏贴应变片，然后将其水平放置在顶板5上，应变片的导线通过支座7上的穿线洞8引出，连接到试验机的数据采集系统；
8、步骤4：进行疲劳加载试验：启动材料试验机，按预定的疲劳荷载大小、荷载波形和加载频率，通过压头2对试件4的中部循环施加垂直荷载，采集加载过程中的荷载和应变值，直至试件4产生破坏；
9、步骤5：试验结果分析：试件4破坏时所施加的荷载循环次数为其疲劳寿命；试件4底部的疲劳应力值可以根据试件4的半径a和厚度h、压头2底部的半径b、材料的泊松比μ，以及施加的荷载峰值q，按公式计算。
1.一种圆形薄板试件弯曲疲劳性能试验装置及试验方法，其特征在于：该试验装置的主体由压头2、支座7和底板10组成；对应的弯曲疲劳试验方法为拼装试验装置并将其与试验机的加载系统相接，然后安装试件，按设定的应力水平和加载频率对试件重复施加垂直荷载，直至试件产生断裂，此时加载的重复次数即为板式试件在该加载条件下的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的一种圆形薄板试件弯曲疲劳性能测试装置，其特征在于：压头2顶部的螺纹1用于连接试验机的加载杆，底部的橡胶垫3可使施加的荷载均匀分布于试件4的中部区域。
3.根据权利要求1所述的一种圆形薄板试件弯曲疲劳性能测试装置，其特征在于：支座7上部的环形顶板5和挡板6用于支承和约束试件4，其底部的圆形穿线洞8用于引出试件4底部黏贴传感器的导线。
4.根据权利要求1所述的一种圆形薄板试件弯曲疲劳性能测试装置，其特征在于：底板10下部的螺纹11用于连接试验机的荷载传感器，其上的环形定位槽9可将支座7精确定位于底板10的中央，从而使压头2始终垂直作用于试件4的中心。
5.根据权利要求1所述的一种圆形薄板试件弯曲疲劳试验方法，其特征在于：①拼装试验装置：将底板10通过螺纹11安装在材料试验机的荷载传感器上，将压头2通过螺纹1与试验机的加载杆相连，将支座7嵌入底板10上表面的定位槽9中；②安装试件：在试件4的底部中心处黏贴应变片，然后将其水平放置在顶板5上，应变片的导线通过支座7上的穿线洞8引出；③进行疲劳加载试验：启动材料试验机，按预定的疲劳荷载大小、荷载波形和加载频率，通过压头2对试件4的中部循环施加垂直荷载，采集加载过程中的荷载和应变值，直至试件4产生破坏。④试验结果分析：试件4破坏时所施加荷载的循环次数为其疲劳寿命；试件4底部的疲劳应力值可以根据试件4的半径a和厚度h、压头2底部的半径b、材料的泊松比μ，以及施加的荷载峰值q，按公式计算。
