基于CT技术和灰度共生矩阵理论研究不同荷载作用下混凝土的细观损伤演化过程

混凝土CT试验可以通过CT图像记录外部荷载作用下混凝土内部细观损伤演化信息。峰值强度前不同应力阶段同一断面的CT图像所对应的原始数字矩阵中存在细微差异,而这些不能被直观观察到的细微差异正是研究混凝土损伤萌生、演化的关键。为了深度挖掘数字矩阵中的细微差异信息,文章建立了一套基于灰度共生矩阵理论的分析程序来研究混凝土细观损伤演化过程,并分别应用混凝土试件在单轴静力压缩和拉伸荷载作用下的CT试验结果来验证该方法的有效性。结果表明,该方法不仅能有效地评估混凝土试件的初始细观损伤分布及其在荷载作用下的演化过程,预测试件的断裂位置,确定最大损伤断面,而且能通过统计特征值建立细观损伤变量表达式来定量表征细观损伤。不同应力阶段的4个统计特征值(对比度、能量、相关性、同质性)的变化显示静压试件在应力达到峰值强度的96.2%时,试件内部第42-235幅混凝土横断面位置处损伤有明显发育,且这与试件破坏后的裂缝位置一致,静拉试件在峰值强度前其内部细观损伤未见发育,试件破坏后裂缝出现在89-116幅混凝土横断面CT图像之间。另外,混凝土试件破坏前后的CT图像的灰度共生矩阵对应的彩色热图的对角线分布、峰值个数及带宽与细观损伤发育程度相关。     

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。     

基于灰度共生矩阵的纹理特征值提取

图像分类识别的常用方法是先提取图像特征,再进行特征值的归类。图像特征包括几何特征、形状特征、颜色特征、纹理特征等等。本系统主要针对图像的纹理特征进行提取、分析,通过研究灰度的空间相关特性来描述纹理,利用灰度共生矩阵产生的四个纹理特征值使其能有效的描述相应图片的纹理特征,最后实现具有显著纹理特性的图像的分类识别。     

基于CT图像的混凝土细观损伤数值模拟研究

针对混凝土细观损伤机理进行了研究,将混凝土看作由骨料、砂浆和孔隙组成的细观多相复合材料,通过CT技术对其单轴压缩损伤机制进行了分析,并对所得结果处理后通过MIMICS软件建立了相应三维细观模型,结合ABAQUS工具进行了数值模拟研究.结果表明:数值模拟得到的混凝土损伤图可以较好地反映混凝土试件单轴受压的整个损伤过程;混...     

基于CT和声发射的混凝土材料细观破坏研究

为了描述混凝土材料细观损伤破坏过程,将单轴压缩下混凝土试块的CT实验和声发射损伤定位实验相结合,利用Amira三维重建软件,统计单轴压缩下混凝土试件不同应力阶段的孔隙体积和孔隙质量中心坐标。研究表明:单轴压缩下的混凝土试块经历弹性孔隙压缩阶段,裂纹稳定拓展阶段和裂纹非稳定拓展三个主要变形阶段,试块损伤从散乱无序到逐渐有序,丰富了定量描述混凝土细观破坏过程的有效手段,为进一步探索混凝土材料细观破坏的机理奠定基础。     

基于灰度共生矩阵的基岩滑坡纹理特征提取分析研究

利用纹理特征可以识别滑坡,通过灰度共生矩阵可以很好地获取纹理特征参数,从不同角度对纹理进行刻画。如何合理选取纹理特征参数描述纹理是一个重要的问题。因此,本文采用灰度共生矩阵结合无人机滑坡影像获取纹理特征参数,选取了5个典型的参数(熵、对比度、角二阶矩、逆差矩、相关性)进行分析研究。利用平均梯度、信息熵为指标对五参数进行精度评价。结合东川大白泥和法土村两个典型滑坡为例进行研究,结果表明：东川大白泥滑坡的纹理特征参数中熵、对比度的平均梯度值和信息熵为最高,分别为14.58、6.93和12.24、6.85;相关性的平均梯度和信息熵值为最低,值为6.6、4.8。法土村滑坡的纹理特征参数中熵、对比度的平均梯度和信息熵最高,分别为15.16、7.11和12.24、6.85;相关性的平均梯度值和信息熵值为最低,值为8.5、4.7。经过实地勘察发现东川滑坡面形成大量冲沟和裂缝,纹理结构复杂,信息量丰富;法土村滑坡体与周围地物存在明显差异,纹理基元对比强烈,纹理效果明显。实验结论与实地勘察相符,表明最适合滑坡纹理信息提取的参数是熵、对比度,提取精度高、数值稳定,适合不同类型的滑坡。     

煤岩三轴细观损伤演化规律的CT 动态试验

利用本文第一作者主持设计和研制的与ＣＴ机配套的专用加载设备,进行了三轴和单轴荷载作用下煤岩破坏全过程的细观损伤演化规律的即时动态试验。得到了在不同荷载作用下煤岩中微孔洞被压密→微裂纹萌生→分叉→断裂→破坏→卸载等各个阶段清晰的ＣＴ图象,引入了初始损伤影响因子,定义了一个基于ＣＴ数的新的损伤变量。     

基于灰度共生矩阵提取纹理特征的医学图像检索技术的研究与应用

随着信息技术在医院的普及,积累了大量病人的影像数据,这些数据是医生进行临床诊断、病情跟踪、手术计划、研究、鉴别诊断的重要客观依据。本课题选用灰度共生矩阵对图像纹理特征进行提取,利用像素对之间的方向和距离参数构造共生矩阵,然后从矩阵中提取能量、熵等有意义的统计量来表示纹理特征,从而建立一个医学图像检索系统,有效提高医学图像的利用率。     

基于细观损伤的混凝土破裂过程的三维数值模拟

在细观力学基础上将损伤力学和计算力学相结合来分析混凝土试件的变形、损伤和破坏过程。把混凝土简化成由骨料、砂浆及其二者之间的界面层所组成的三相复合材料,在已建立的混凝土骨料随机分布三维模型基础上用界面单元多次细分技术进行有限元网格划分,基于弹性损伤本构关系采用双折线损伤演化模型描述混凝土细观各相弹性损伤退化,用弹性模量的折减程度来反映混凝土试件在加载过程中的损伤程度。对混凝土圆柱体试件进行了数值模拟计算。进而通过损伤对混凝土材料裂纹的扩展、贯通以及最后破坏的过程进行研究。     

基于CT扫描的混凝土三维细观数值模拟

利用CT对混凝土试件进行扫描,借助MIMICS软件对扫描图像进行三维重构,得到了混凝土三维几何模型;对不同配合比的混凝土与水泥砂浆试件进行了力学试验,得到了数值模型的力学参数;基于所得混凝土三维数值试件参数,在ABAQUS软件中利用塑性损伤模型模拟了混凝土三维数值试件的单轴拉、压加载过程,并将数值模拟结果与试验结果进行了比较。结果表明:该三维数值模型具有合理性。