基于CT圖像瀝青混合料三維有限元數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著CT技術(shù)的出現(xiàn),克服了傳統(tǒng)意義上研究瀝青混合料方法的局限性,為數(shù)字圖像和數(shù)值模擬的結(jié)合提供了一個(gè)平臺(tái),盡可能減少不必要的試驗(yàn)工作。但目前的研究主要集中在對(duì)瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)定量或定性分析及二維層面上進(jìn)行圖像數(shù)值模型的建立。但這種研究途徑具有一定局限性,且基于試件三維微細(xì)觀分布模型進(jìn)行力學(xué)數(shù)值模擬的研究更少,而瀝青混合料作為一種具有非均質(zhì)、不等向的多相混合材料,其細(xì)觀構(gòu)造主要包括集料、瀝青膠漿和空隙等,宏觀結(jié)構(gòu)的破壞是微觀結(jié)構(gòu)變化累積

2、的外在表現(xiàn),因此將宏觀和微觀結(jié)合起來研究具有重要價(jià)值和意義。
　　本文基于瀝青混合料特殊的材料性能,借助CT機(jī)無損掃描獲取瀝青混合料馬歇爾試件不同層位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像,通過圖像處理技術(shù)分析了瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)中空隙率大小及分布變化特征,計(jì)算結(jié)果表明,CT圖像空隙率沿試件高度方向呈“兩頭大,中間小”的分布趨勢(shì),驗(yàn)證了瀝青混合料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的非均勻性,并對(duì)試件空隙率檢測(cè)計(jì)算結(jié)果差異的顯著性進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn),認(rèn)為CT圖像計(jì)算的空隙率均值可

3、以作為試件的空隙率值,表明了圖像處理具有一定的準(zhǔn)確性和可信度。
　　再利用MATLAB處理軟件,采用雙峰法對(duì)瀝青混合料圖像進(jìn)行三值化,有效地實(shí)現(xiàn)了瀝青混合料各組成部分的區(qū)分,并進(jìn)行了瀝青混合料三維圖像重建,將二維CT圖像轉(zhuǎn)換到三維尺度上，還原了試件的真實(shí)結(jié)構(gòu)。同時(shí)將重建的圖像信息導(dǎo)入大型有限元軟件ANSYS中,建立了包括集料、空隙和瀝青膠漿在內(nèi)的瀝青混合料三維微觀結(jié)構(gòu)有限元模型,生成的模型更接近瀝青混合料的真實(shí)結(jié)構(gòu),然后利用ANS