基于CT圖像瀝青混合料三維有限元數值模擬研究.pdf

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

2、的外在表現,因此將宏觀和微觀結合起來研究具有重要價值和意義。
　　本文基于瀝青混合料特殊的材料性能,借助CT機無損掃描獲取瀝青混合料馬歇爾試件不同層位的內部結構數字圖像,通過圖像處理技術分析了瀝青混合料內部結構中空隙率大小及分布變化特征,計算結果表明,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,驗證了瀝青混合料內部微觀結構的非均勻性,并對試件空隙率檢測計算結果差異的顯著性進行假設檢驗,認為CT圖像計算的空隙率均值可

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