基于图像识别的沥青混合料有限元建模

综合数字图像识别技术、几何形状矢量化原理和有限元网格自动生成理论,得到能够应用于力学计算的有限元模型。首先识别出二维混合料的细观结构,然后通过几何形状矢量化原理将细观结构矢量化,最后利用有限元网格自动生成技术得到沥青混合料细观结构的有限元网格模型。以马歇尔试件为例,证明该法是可行的。     

沥青混合料细观结构离散元分析

为了在细观层次上分析沥青混合料的力学特性,本文用多边形单元模拟粗集料,球形单元粘结在一起模拟沥青玛蹄脂,在细观尺度上建立比较直观、清晰的离散元数值模型,采用3种接触模型描述沥青混合料内部的相互作用,并进行单轴压缩虚拟试验,分析沥青混合料的变形与应力情况。论文对虚拟试验结果进行分析,得出一些重要结论,并对本文的后继研究提出有意义的建议。     

基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型研究综述

针对现有宏观均质模型无法反映多尺度、多相和多组分对沥青混合料细观非均质影响的局限性,从沥青混合料细观结构特征方面构建沥青混合料性能数字孪生模型以实现对路面性能的精准分析、调控和优化是交通基础设施数字化转型的重要途径。基于此,在沥青混合料性能数字孪生技术体系框架的基础上对基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型进行了综述,介绍了沥青混合料细观结构数字提取和数字孪生模型构建方法,总结了一套基于图像技术和人工随机生成方法的沥青混合料细观结构数字表征方法,讨论了沥青混合料细观结构组成的评价方法,总结了沥青混合料数字孪生模型中细观结构特征参数,进而详细描述了基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生模型在宏-细观性能关联中的应用,最后对沥青混合料性能数字孪生技术发展趋势、模型构建、参数表征和性能评价方面进行了展望。相关工作可为基于细观结构特征的沥青混合料性能数字孪生技术体系、技术平台的构建及应用提供有价值的参考和见解。     

沥青混合料抗剪性能与细观损伤关系模型研究

试验采用上面层为SMA-13、下面层为AC-20的双层车辙试件.结合室内试验模拟混合料剪切形变过程,测试不同车辙深度辙槽处与隆起处的抗剪强度,通过数字图像处理技术对沥青混合料组合试件切面图像进行处理,分别从宏观和细观两个层面对车辙形貌进行研究,建立了沥青混合料抗剪性能与细观损伤程度关系模型.通过对不同工况下的车辙试件分...     

沥青混凝土材料细观损伤的数值模拟

在对沥青路面心样进行轴向压缩疲劳试验时,结合CT扫描技术拍摄了不同疲劳阶段下沥青混凝土的细观结构图像,利用细观力学及断裂力学方法建立了一细观模型,运用有限元程序对试件的宏观裂纹形成这一复杂过程进行了模拟。结果表明,该模型能有效模拟材料的损伤演化过程,在有限的实验研究基础上,运用细观力学方法数值模拟沥青混凝土的力学性能是可行的,以弥补试验的不足。     

沥青混合料自愈合性能与砂浆厚度分布特征关系

沥青混合料自愈合行为与沥青砂浆的细观分布特征关系密切,但目前相关判据不足。为此,采用数字图像处理技术定量表征沥青砂浆的细观结构,并分析其与混合料自愈合行为的关系。首先,优化沥青混合料砂浆厚度计算的方法,提出基于图像分析的砂浆平均厚度T_m和砂浆厚度分布标准偏差S_Dt指标;其次,对6种不同沥青混合料砂浆的二维图像进行统计分析,验证细观砂浆厚度参数的有效性;最后,通过有无间歇时间的半圆弯曲疲劳试验获取沥青混合料的自愈合指数H,并进行宏细观指标的相关性分析。结果表明：级配类型和最大公称粒径均对沥青砂浆的空间分布有重要影响;矿料间隙率（VMA）和沥青饱和度（VFA）与砂浆细观参数之间不存在明显相关关系,证实了宏观体积参数在表征沥青砂浆细观分布特征方面的不足;沥青混合料的自愈合指数同时受砂浆平均厚度和空间分布均匀性的影响;综合指标T_m/S_Dt与宏观愈合指数H之间有很好的相关性,可以有效表征沥青混合料的自愈合效率。     

级配特征对沥青混合料细观孔隙结构影响

对高温下沥青混合料受压破坏前后的孔隙结构及其分布特征进行研究,从细观角度量化不同级配类型对孔隙的影响规律.选取SMA、AC及SUP典型沥青混合料作为研究对象,采用X-Ray CT技术分析60℃温度下沥青混合料承受单轴压缩破坏后的孔隙状态,并对主要体积指标进行统计分析.结果 表明:高温受压变形后沥青混合料内部的孔隙数显著...     

基于图像技术的沥青混合料细观损伤演化研究

借助于CT图像技术,以AC20、SMA16、ATB25混合料为试验研究对象,从细观角度对沥青混合料单轴压缩条件下的损伤演化规律进行了探讨。研究结果表明：在混合料损伤演化过程中,空隙对试件的变形起着控制作用;加载速度对内部裂纹的扩展速率和发育程度有重要的影响;温度对混合料的极限强度和裂纹扩展行为有显著影响;内部CT数等值线与外部同值等值线的连通可以作为启裂位置和损伤产生的判据。体应变为0的应力阶段所对应的损伤值可作为损伤门槛值,且损伤分维数与应力之间呈非线性关系,并随着损伤的演化发展逐渐增加。     

基于尺度方法的AC-13沥青混合料弹性力学特性研究

运用尺度方法预测随机复合材料沥青混合料弹性力学性能:弹性模量E及泊松比μ。通过CT扫描技术获取AC-13沥青混合料细观图像,统计不同粒径骨料随机分布特性。根据统计的随机骨料分布特性,在有限元软件内建立AC-13沥青混合料骨料特性的二维细观模型,选取70 mm×70 mm区域作为计算尺度。对集料及基体材料赋予参数,运用尺度算法程序计算沥青混合料模型;预测得出沥青混合料的弹性力学参数E、μ。     

多裂缝及空隙形式下沥青混合料梁细观异质模型裂缝扩展模拟

提出了一种新的方法来模拟沥青混合料梁的裂缝扩散现象。该方法采用随机骨料生成和投放技术,并结合ABAQUS平台进行梁裂缝扩展模拟。通过改变梁底部多裂缝间距离,观察其对裂缝扩展的影响。此外,基于实际道路中沥青混合料包含空隙的特点,在梁的细观异质模式中加入了空隙,以分析它对裂缝扩展的影响,通过对比单一骨料模式下梁裂缝扩展行为,进一步探究空隙的加入对梁内部结构变形及其延伸特性的影响。研究内容可以为建立更准确的梁裂缝扩展模型以及实际道路多裂缝形式下裂缝扩展行为研究提供一定参考。     

应用数字图像处理技术研究沥青混合料微观结构方法综述

数字图像处理技术是实现沥青混合料内部组成结构快速、客观分析的有效技术手段.该文总结了当前国内外应用数字图像处理技术研究沥青混合料微观组成结构的进展情况.分别阐述了沥青混合料二维和三维图像处理方法的特点,重点分析了各研究提出的主要指标和结论,以及需要进一步研究的技术问题.     

沥青混合料离析评价新方法

对沥青混合料离析评价方法的研究现状进行了回顾，并基于数字图像处理技术，对沥青混合料中集料的分布状态进行了直接研究，借此评价离析程度。研究结果表明：通过比较截面上一定区域内集料面积累计之和的差异，可以定量地评价沥青混合料的离析程度。     

基于数字图像处理技术的沥青混合料均匀性评价方法

提出一种基于数字图像处理技术的沥青混合料芯样水平切片均匀性评价方法及相应的评价指标,该方法利用数字图像处理技术对沥青混合料芯样水平切片进行处理,通过分析芯样图片中集料颗粒的转动惯量可以定量地评价沥青混合料的离析情况。     

基于Mimics的沥青混合料三维重构技术研究

CT断层扫描图像的三维重构技术为沥青混合料的细观结构可视化研究提供了重要途径.为了对沥青混合料试件进行三维重构,该文采用64排螺旋CT机对SAC-16级配的马歇尔试件进行扫描,将得到的断层图片保存为Dicom格式导入Mimics软件中,实现了沥青混合料的三维可视化,通过-471 HU、1 700 HU两个CT阈值的控制对粗集料、沥青砂浆、空隙进行识别与分离,研究细观结构的分布规律及体积分数组成.与Matlab自编程序相比,基于Mimics的沥青混合料三维重构在操作难易程度、阈值控制、细观结构分离方面优势明显,便于实际工程应用.     

一种基于数字图像处理技术的沥青混合料均匀性研究新方法

基于数字图像处理技术,本文对沥青混合料中集料的分布状态,即沥青混合料均匀性进行直接研究。研究结果表明:从沥青混合料中集料的分布位置和分布数量两方面考虑,结合面积比k这一系数,沥青混合料的均匀性能够在数值上进行评价。     

一种基于数字图像处理技术的沥青混合料均匀性评价方法

提出一种基于数字图像处理技术的沥青混合料芯样水平切片均匀性评价方法及相应的评价指标,该方法利用数字图像处理技术对沥青混合料芯样水平切片进行处理,通过分析芯样图片中集料颗粒的转动惯量可以定量的评价沥青混合料离析情况。     

沥青混合料劈裂试验数值模拟

应用有限元软件ABAQUS,采用合适的材料模型建立有限元模型,模型网格按不同密度进行划分,对沥青混合料劈裂试验进行二维与三维数值模拟对比研究。通过研究,对劈裂试验中沥青混合料试件内的应力、应变分布及变形特性和变化规律有了深入的认识,并据此得出沥青混合料的强度参数。结果表明,有限元模拟中,网格划分密度、划分形式对模拟结果有较大影响;对于不同的沥青混合料,其劈裂试验模拟应以相应材料的单轴抗压试验结果为材料特性进行定义;经三维模拟及理论对比验证,简化二维模型在一定条件下是可行的。对沥青混合料性能试验进行数值模拟研究,是一种形象直观、快速高效的研究手段,对沥青混合料研究水平的提高有一定意义。     

基于扩展极大值变换沥青混合料数字图像预处理方法研究

为了研究适用于沥青混合料颗粒均匀度检测的数字图像处理技术的预处理方法,该文将数字图像技术与公路工程相结合,通过Matlab软件对统一方法采集到的沥青混合料数字图像进行预处理。采用基于扩展极大值变换的分水岭算法对二值化处理后的沥青混合料数字图像中黏连颗粒进行分割。研究表明:与传统分水岭算法相比较,扩展极大值变换算-法不易出现图像黏连颗粒的过度分割,更好地还原了沥青混合料图像的颗粒真实分布,为后续的图像分析奠定基础。