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沥青混合料中空隙结构的三维细观建模及分析研究

王鑫磊  
【摘要】:近几年来,沥青混合料被广泛地用在路面建设和维护中。沥青混合料细观结构是评价其路用性能的主要依据。其中,混合料中空隙的形态及空间分布特征对其抗车辙性能、透水性等性质有着十分重要的影响。本文从细观角度出发,以沥青混合料试件的X-ray CT图像为数据源、基于计算机图形图像技术,对混合料中的空隙结构进行重建,并基于此统计与分析空隙结构的形态及空间分布特征,为探寻混合料的宏观力学行为与空隙结构特征间的规律,以及进一步构建混合料三维细观模型打下基础。具体来说,本文的主要工作分为以下四个方面:1)基于计算机图像处理技术,开发混合料试件X-ray CT图像中的空隙闭合轮廓自动检测算法及轮廓拟合算法;2)基于各图层的空隙轮廓检测结果,开发单个空隙与其在各图层中轮廓的映射算法;3)完成单个空隙三维实体模型的重建,并基于计算机图形技术,进一步获得混合料试件中空隙结构的三维实体模型;4)基于构建的空隙结构三维实体模型,统计并分析了混合料试件中的空隙形状及空间分布特征。试验数据表明,相比传统方法,本文提出的空隙信息识别算法的精度有较大的提升,能够获得空隙率、等效直径和表面积等统计指标的可靠结果,同时,重构出的空隙结构三维实体模型具有完整的边界信息,不仅能够呈现空隙的真实形貌和空间分布,还能为后续的基于混合料三维细观模型构建的混合料细观数值仿真提供支持。


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