基于CT图像的建筑混凝土破裂细观结构智能处理分析

首先利用CT扫描技术对混凝土在单轴静压条件下破裂过程进行了扫描观测.从CT图中看出,混凝上试件的裂纹一般围绕骨料在砂浆中扩展,显示骨料的高强度影响,但裂纹与骨料大角度相交时也会切断骨料向前扩展.说明砂浆区域尤其是砂浆与骨料的粘结面是研究混凝土破损的关键区域.其次,根据CT图像成像的特征,利用改进的动态METROPOLIS方法(MMD)对混凝土一个扫描断面的4个应力阶段的CT图像进行了分析,对混凝土断面进行了分类,获得清晰的骨料,砂浆,裂纹或孔洞的空间位置分布.从分类图中可以看出裂纹或孔洞分布随应力经过压密,后扩容,CT尺度裂纹扩展,最后达到破坏的变化过程.分类后的图像反映出材料的空间分布,简化后续CT数统计分析,为得到真实混凝土细观结构的有限元网络提供了重要的手段.     

基于CT图像的混凝土细观结构边缘检测技术

根据CT图像成像的特征以及图像边缘检测的原理,采用Laplacian方法、Canny方法、Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法等多种方法分别对CT图像进行了边缘检测．从边缘检测的效果来看,采用Laplacian方法、Canny方法在边缘连续性和完整性上要优于Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法．将Canny方法检测到的边缘进行修正,效果较为理想,在此基础上,通过矢量化处理后导入到有限元软件中,得到了混凝土真实细观结构的有限元网格．研究表明,采用这种方法能有效地提升数值混凝土有限元计算模型的真实性,从而使数值计算成果与物理力学试验成果相吻合．     

基于CT图像的混凝土细观结构边缘检测技术

根据CT图像成像的特征以及图像边缘检测的原理,采用Laplacian方法、Canny方法、Roberts方法、Pre-witt方法、Sobel方法等多种方法分别对CT图像进行了边缘检测.从边缘检测的效果来看,采用Laplacian方法、Canny方法在边缘连续性和完整性上要优于Roberts方法、Prewitt方法、Sobel方法.将Canny方法检测到的边缘进行修正,效果较为理想,在此基础上,通过矢量化处理后导入到有限元软件中,得到了混凝土真实细观结构的有限元网格.研究表明,采用这种方法能有效地提升数值混凝土有限元计算模型的真实性,从而使数值计算成果与物理力学试验成果相吻合.     

混凝土拉伸荷载条件下细观破损过程的CT试验研究

对静力、动力拉伸荷载条件下混凝土的细观破损过程进行了CT试验研究,获得了试样内部裂纹萌生、扩展、贯通的全过程CT图像。通过对CT图像及图像兴趣区中整体统计区域、局部统计区域CT数均值的分析,研究了混凝土拉伸荷载条件下细观破损过程。结果表明:静力拉伸荷载条件下,裂纹在界面的薄弱区域形成后逐渐往相邻的薄弱部位扩展,两个统计区域CT数均值呈降低趋势,试样破坏时伴有少量骨料被拉断的现象;动力拉伸荷载条件下,裂纹从界面薄弱区域形成后追随最快的路径扩展,局部统计区域CT数均值呈下降趋势,而整体统计区域CT数均值变化幅度较小,破坏后骨料沿界面脱离砂浆粘结,且试样破裂面更为平整;由于加载速率的提高,骨料被拉断的现象非常显著。     

X射线混凝土CT图像处理方法分析研究

利用最新研制加载设备结合医用CT采集了单轴静压作用下的混凝土CT纵断面图像。对常用的图像边缘提取方法和图像差值方法在混凝土CT图像处理上的应用进行了分析,发现常用方法处理结果受混凝土CT图像分辨率影响较大。基于此,提出一种基于模拟退火算法的改进Metropolis算法对混凝土CT图像进行分割并分析了裂纹在混凝土纵断面破损演化的过程。结果表明,采用的算法可以有效地对混凝土CT图像进行分割,有助于混凝土细观破裂研究。     

基于CT技术的混凝土冻融环境下细观损伤机理的试验研究

应用CT技术对冻融环境下的混凝土破损全过程进行了追踪,获得了不同冻融循环次数下混凝土细观结构变化特征.运用图像处理技术初步分析了冻融环境下混凝土细观损伤扩展的演化过程;并以图像中CT均值的变化为基础,建立了基于细观统计力学的损伤变量与冻融循环的关系曲线,以此对冻融循环条件下混凝土细观结构的损伤演化规律及破损机理进行了定量研究.结果表明:试样内部CT均值以及损伤变量的变化趋势表征了经过冻融循环后混凝土材料从初始细观损伤到表现出宏观力学性能劣化的全过程,为从细观试验角度解释混凝土在冻融环境下的宏观变化规律提供了一种可行的方法.     

钢纤维混凝土细观的参数测量

针对钢纤维混凝土研究中缺乏有效纤维分布细观几何参数检测手段的状况,提出了基于计算机图形图像技术的纤维分布细观几何参数的测量方法,并论述了该方法的测量原理,根据钢纤维混凝土图像的特点,设计了对图像进行图像分割、噪声消除、特征提取、直线拟合等计算机图形图像处理、然后进行参数测量的方案.对曲靖—陆良高速公路钢纤维混凝土试验路面进行了纤维分布细观几何参数测量实验,实验表明,测量数据准确可靠.     

混凝土CT图像的3维重建技术

利用三维图像处理软件MIMICS对原始的CT图像进行预处理,对混凝上的真实细观结构进行了三维重建,并导入大型商业有限元软件ANSYS中,建立了更能准确表征混凝上细观非均质性的三维有限元数值模型,从而弥补了传统随机混凝土骨料模型的不足。利用重建的三维有限元数值模型进行了混凝土破损过程的细观数值模拟,并与其他有限元模型的分析结果进行了比较,验证了模型的合理性。通过建立 的接近实际的混凝土细观三维有限元数值模型,可对混凝土材料的细观破损过程进行了深入的探索。     

基于Matlab的混凝土材料细观组成的随机分析

为实现对混凝土材料细观组成单元的随机分析,采用数值试验的方法,从细观层次上模拟混凝土材料的内部组成,根据其组成成分的随机分布,通过Matlab程序仿真,生成力学性质服从特定概率分布的混凝土细观单元,为混凝土破坏的全过程分析提供计算模型.     

从细观力学分析制作高性能混凝土的途径

应用细观力学分析原理，将混凝土视为软质复合材料和硬质复合材料，分别分析了其破坏特征，得出配制高性能混凝土时粗集料，砂浆强度和水泥标号等指标间的相互关系，从而找出了配制高性能混凝土的途径。     

高温后碳纳米管混凝土力学性能及细观结构变化

为了探究多壁碳纳米管（MWCNTs）对高温后混凝土力学性能和细微观结构的作用机制,采用单轴压缩、计算机断层扫描（X-ray CT）和电镜扫描（SEM）对高温后MWCNTs增强混凝土的抗压强度、孔径、孔隙率、微观形貌及水化产物的变化趋势进行试验研究.结果表明,高温后MWCNTs增强混凝土强度损失比普通混凝土降低了11.15%～27.60%;MWCNTs的填充和桥接作用可以阻碍并延缓混凝土内部裂缝的扩展,并对600℃以下混凝土内部孔隙网络的形成具有有利影响.分析冷却方式对混凝土性能的影响发现,浸水冷却引发强烈的热冲效应导致混凝土的性能急速下降,短时间的喷淋冷却有利于高温后混凝土性能的恢复,混凝土试样在空气中自然冷却的损伤程度介于上述两者之间.     

基于CT断层扫描图像的混凝土粗集料三维虚拟筛分

分析了基于数字图像进行混凝土级配分析的主流方法的局限性,并说明了采用工业CT技术手段的独特优势。按照沥青混合料粗集料分级粒径范围制作了5个试件,利用工业CT扫描获取粗集料体积参数。对3类集料体积数字计算方法的准确性进行了比较。通过球面调和变换表征粗颗粒的三维表面轮廓,并在此基础上获取L、W维度位置,并截取出通过筛孔控制平面。经过一系列数字图像处理手段,最终判定集料所能通过的方孔筛的筛孔大小。验证结果表明,基于CT断层扫描图片可以较准确地实现混凝土粗集料的三维虚拟筛分。     

新旧混凝土粘结断裂韧度影响因素的显著性分析

在研究新旧混凝土粘结区面的特点及影响因素的基础上,将粘结断裂韧度作为判断新旧混凝土粘结性能的主要指标,应用断裂力学理论建立粘结断裂韧度函数,在试验的基础上应用方差分析理论分析主要因素对断裂韧度影响的显著性。结果表明：旧混凝土粘结面的处理方式对粘结面断裂韧度的影响是非常显著的,粘结材料及交互作用对粘结面断裂韧度也有显著的影响。     

混凝土断裂面的复型重构及其分形特征的评价

用高强石膏直接在混凝土断裂试件表面复型的方法，短时间内即可准确获得相应三维形貌的断裂表面，经高精度的分割和无破损直接接触测试，确定了多组试件相应的混凝土断裂表面的分形维数，根据分形理论，分析评价了混凝土断裂表面的分形特征．研究表明，混凝土断裂表面具有很好的自相似特征，可以用分形几何理论和方法指导其分形特征的测试和评价，石膏复型方法具有快速取样，便于高精度分割和无破损直接测试，避免了小岛法加工难度大，失误无法弥补的缺点，也避免了激光法言区对重构断面精度的影响，测试精度高，接触式测试误差只有0．002mm，同时，可以直接统计计算出断裂面的真实面积，为探索混凝土断裂面分形特征与断裂行为之间的内在规律，为建立相关的数学模型提供了重要的依据．     

早龄期混凝土断裂性能和微观结构的试验研究

为了克服大体积混凝土工程中因早期裂缝引起的结构失效和耐久性降低问题，研究了早龄期混凝土
断裂性能和微观结构. 基于双参数模型，通过测定三种不同配合比混凝土浇注后18 h、1 d、2 d、7 d和
28 d的断裂韧度和临界裂缝尖端张开位移，提出了早龄期混凝土断裂韧度与抗压强度的关系式，并通过压
汞测孔法(MIP)研究了相应龄期混凝土的孔隙率和孔径分布.试验结果表明,同龄期的断裂韧度值随着抗压
强度增长而增长，早龄期混凝土的抗裂性能小于成熟期混凝土.水胶比越小，相同龄期的孔隙率越小.早龄
期混凝土断裂韧度与孔隙率具有相关性，此相关性可用于抑制大体积混凝土的早期开裂.