[發明專利]一種瀝青混合料空隙結構離散元模擬方法

有效

• 申請號: 201710895428.0
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107784163B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 馬濤;張垚;丁珣昊;黃曉明;張玉貞;郭兆民
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N23/046
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種瀝青混合料空隙結構離散元模擬方法，包括以下步驟：(1)室內試件旋轉壓實成型；(2)室內試件CT掃描；(3)室內試件結構分層與空隙統計分析；(4)不同層位空隙隨機位置確定；(5)不同層位空隙結構擴展；(6)模擬試件最終成型。本發明的優點在于突破道路工程離散元模擬過程中空隙細觀結構仿真的難點，采用離散元軟件PFC3D，結合CT掃描信息確定不同旋轉壓實功下空隙結構在試件內的分布規律，并擬合出不同壓實功下對應瀝青混合料的空隙結構預估公式，可以根據室內實驗不同的壓實功作用，快速成型空隙結構，同時考慮空隙形態的各向異性，提出一種空隙結構擴展的成型方法，為應對大批量的瀝青混合料試驗模擬任務提供指導。

技術領域

本發明屬于道路工程技術領域，尤其涉及一種旋轉壓實作用下瀝青混合料空隙結構離散元模擬方法。

背景技術

在道路工程數值離散模擬試驗中，瀝青混合料的空隙結構模擬一直是難點，成為精確模擬仿真的阻礙，PFC3D軟件內，現有的模擬方法中，主要分為兩種，一類是隨機刪除小球顆粒來模擬空隙，該類方法僅僅保證空隙總量與室內試件保持一致，但是空隙的結構、形態過于簡化，與實際并不符合；第二類方法通過精確掃描，圖像識別，真實重構出每一個空隙的形態，這類方法精確度較高，但是對于設備的依賴性較強，且模擬周期極長，無法應對大批量的試驗模擬任務。

發明內容

發明目的：針對以上問題，提出一種快捷的瀝青混合料空隙結構離散元模擬方法。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種瀝青混合料空隙結構離散元模擬方法，包括以下步驟：

(1)室內試件旋轉壓實成型；

(2)CT掃描室內試件；

(3)室內試件結構分層與空隙統計分析；

(4)不同層位空隙隨機位置確定；

(5)不同層位空隙結構擴展；

(6)模擬試件成型。

所述步驟(1)中，計算最佳油石比，確定瀝青用量，采用旋轉壓實儀，在不同的壓實功作用下，成型多組瀝青混合料試件。

所述步驟(2)中，對瀝青混合料試件進行CT掃描，掃描方向沿著試件縱向，每組試件獲得若干試件圓形截面圖，掃描前，標記圓形截面的起始位置。

所述步驟(3)中，以標記為起始位置，順時針旋轉，將試件的一個縱截面分為一層，并做標記，對瀝青混合料圓形截面進行圖像處理，識別其中空隙，并進行數據統計；所述數據包括整個試件沿著縱向方向上空隙個數分布比例m、空隙總面積分布比例n；其中，空隙總面積分布比例按照二次擬合公式進行擬合。

所述步驟(4)中，將試件的空隙結構隨機分配給劃分的矩形截面，隨機分配方法如下：

(4.1)假設選取試件縱向高度為hh，根據空隙掃描信息匯總，獲得hh高度下空隙總個數nn與空隙總面積mm；

(4.2)在PFC3D軟件內建立n個隨機數，并將n個隨機數從小到大依次排列并記為k₁、k₂、k₃、k₄、……、k_n；