基于Mimics沥青混合料三维数值模型建立

为了建立沥青混合料的三维数值模型,采用德国Compact-225型X-ray工业CT对AC-16级配的沥青混合料标准马歇尔试件进行断层扫描,将扫描图导入医学软件Mimics,通过双峰法进行阈值分割实现对沥青混合料细观结构的识别,经过局部修正处理后进行三维重构。用Magics软件对重构模型进行光滑处理后导入Ansys有限元软件进行体网格划分和优化,再通过Mimics的Materials功能来进行材质赋值,经系统运算后生成三维数值模型,可直接用于虚拟力学分析。     

基于图像技术的沥青混合料细观结构研究进展

设计沥青混合料多依据沥青混合料的宏观品质,而沥青混合料的细观结构对宏观性能有着重要影响,基于图像技术的细观研究可深入地解释沥青混合料的路用表现。介绍了数字图像处理技术的定义及利用X-ray CT无损技术获取沥青混合料内部结构的方法,并综述了利用数字图像技术分析沥青混合料内部结构特性,包括集料形状、分布、接触性能及空隙等方面的研究,表明了图像技术研究沥青混合料的可行性。同时,还简要介绍了基于图像处理的沥青混合料细观结构的数值模拟方法,主要讨论了离散元方法和有限元方法的特点。最后提出了目前研究中的几点不足,并展望了沥青混合料细观结构未来的研究方向,为今后沥青混合料的研究提供参考。     

CTvox视图软件在沥青混合料试件细观结构上的应用

为了更直观了解沥青混凝土内部结构特性,多层次多角度分析沥青混合料各组分细观结构,对各类沥青混合料性能提升试验提供可视化图形分析。以浇筑式岩改沥青混合料为研究模板,针对其细观结构与试验性能的相关问题进行研究。建立了基于X射线CT成像技术、CTvox视图软件的沥青混合料细观三维组分离、染色、重建成像的研究方法,得到分离及组分染色的三维图像,能够真实反映沥青混合料结构特点,观察其内部各组分分布和形态结构。     

机场SMA高温变形中集料倾角变化规律

为探究机场重载下SMA(沥青玛蹄脂碎石混合料)的车辙变形特性,同时为建立沥青混合料细观模型提供数据支持,针对SMA高温变形过程中集料倾角的变化规律开展研究.采用车辙试件取芯方式,研究沥青混合料在高温及高荷载作用下集料倾角随碾压次数的变化规律.基于X-射线CT技术获取并重构了碾压前后沥青混合料的三维数字图像,提取了数字试件沿轮迹方向和垂直轮迹方向的二维图像,采用MATLAB编写图像的批量处理程序,获取二值化图像,进行集料倾角的计算和统计.结果表明:沥青混合料集料倾角的累计分布概率符合三参数威布尔分布;混合料集料倾角在0°~20°分布最多;碾压后,沿轮迹方向0°~20°区间集料倾角概率保持增大,垂直轮迹方向40°~60°区间集料倾角概率保持增大;沿轮迹方向集料倾角变化与车辙变形线性相关;掺加70#沥青的SMA集料较掺加SBS改性沥青的SMA集料倾角更易偏转.     

沥青混合料三维离散元几何模型重构研究

离散元数值模拟在沥青混合料试验中得到了越来越多的应用,随着科学设备的发展及学者对数值模拟与真实情况相吻合程度的要求越来越高,将CT扫描技术与三维离散元数值模拟相结合受到了很多学者的关注。文中依托PFC3D基于CT技术,建立沥青混合料三维离散元几何模型。     

基于CT技术的混凝土三维有限元模型构建

提出了一种基于CT数字图像技术的混凝土材料三维有限元模型构建的新方法.首先,采用医用CT扫描系统,对混凝土试样进行逐层扫描,生成材料的内部细观结构图像,利用CT图像的三维重构技术,将得到的剖面细观图像逐层叠加,形成三维细观结构图像;然后,将该图像映射到有限元程序中进行三维网格剖分,建立真实状态下的混凝土细观数值分析模型;在此基础上,对钢纤维混凝土进行了劈裂试验.结果表明,这种基于CT技术的数字图像三维有限元模型构建方法可真实地反应混凝土材料的内部结构与材料的固有力学特性,其数值分析结果与物理试验结果吻合,是数值分析领域中的一种新的尝试与创新.     

沥青混合料低温劈裂试验离散元数值模拟影响因素分析

基于颗粒流软件PFC2D,建立沥青混合料劈裂试验二维离散元模型,研究集料模型(clump模型和cluster模型)、几何形状、混合料孔隙率,以及加载方向对沥青混合料低温劈裂试验离散元数值模拟的影响。研究结果表明,集料模型、几何形状、混合料空隙率,以及加载方向等,都对沥青混合料低温劈裂试验离散元数值模拟产生明显的影响。     

基于虚拟抗压试验的沥青混合料质量均匀性评价方法研究

沥青路面质量均匀性评价指标过于单一、宏观,缺乏细观结构力学特性的评价方法。选取了6个沥青路面芯样,首先利用AVIZO软件改进了对CT图像组分识别与处理技术,使颗粒与颗粒间能较好地分离。其次编写了MATLAB程序将各组分空间分布信息导入ABAQUS平台中,实现了沥青混合料数值芯样重构。最终,对低温弹性体的有限元抗压力学模型进行抗压力学分析,并利用截面抗压应力均值和应力分量不均匀系数作为评价指标。结果表明:(1)S33(在Z轴方向的应力分量)应力场可直观地认识应力分布与接触面积的关系,在空隙分布较为均匀的截面中,S33的应力均值偏小;(2)利用截面抗压应力均值和应力分量分布不均匀系数指标,可有效描述沥青混合料芯样的质量不均匀性。     

基于CT图像的界面强度对混凝土力学性能影响

基于CT扫描数据,运用图像处理方法获取各相的形状与分布。矢量化后在有限元软件中建立了骨料、砂浆、界面和初始孔洞的更加接近真实细观结构的混凝土四相模型。应用该模型模拟了在假定的各个不同界面强度下其对混凝土整体力学性能的影响。研究表明,建立的四相细观模型下,界面强度的提高增大了混凝土整体的极限抗拉强度及下降段强度,特别是对下降度强度的影响。并且在中低强度混凝土中这种影响更加明显。     

基于动态模量的沥青混合料车辙有限元分析

为探究沥青路面车辙性能,采用UTM试验机进行动态模量试验,根据Schapery和Park提出的方法将频域内的动态模量转换成时间域的松弛模量,采用WLF方程和Sig-moidal函数,利用非线性最小二乘法建立松弛模量主曲线,通过瞬态剪切模量G(0)将G(t)归一化获得剪切模量比g(t),使用1stopt里的麦夸特法(Levenberg-Marquardt)进行多元非线性曲线拟合,获得Prony级数广义Maxwell模型,得到沥青混合料粘弹性本构模型,利用Abaqus有限元分析软件建立沥青混合料数值模拟仿真模型,通过室内车辙试验验证模型可靠,表明,采用Prony级数的本构模型能够很好地描述沥青混合料粘弹特性,所建立的仿真模型能较合理地模拟沥青混合料力学响应;利用广义Maxwell模型粘弹性沥青混合料本构模型来研究沥青路面车辙性能是可行的。