[發明專利]一種含有連通孔隙的瀝青混凝土截面模擬方法

有效

• 申請號: 202110538273.1
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113343517B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 張磊;莫振輝;周松;張豐雷;李晨陽;程翻番;周仲昂
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明提供了一種含有連通孔隙的瀝青混凝土截面模擬方法，考慮了瀝青混凝土中的連通孔隙并結合集料的隨機投放，建立可以用于研究連通孔隙以及集料級配對混凝土性能影響的平面數值模型。首先獲取瀝青混凝土截面原始孔隙邊界信息；并進行孔隙分割得到孔隙邊界子區域；然后將獲得的邊界子區域梯形化，采用圓形顆粒填充梯形化的孔隙區域，并采用填充后的圓形顆粒邊界替代梯形化區域，作為孔隙邊界；最后采用多邊形模擬集料，在待投放的區域內進行虛擬集料的生成與投放，最終形成包含連通孔隙的瀝青混凝土平面模型。

技術領域

本發明屬于瀝青混凝土的數值模擬技術領域，具體的是一種含有連通孔隙的瀝青混凝土截面模擬方法。

背景技術

自Roelfstra提出數值混凝土的概念以來，基于有限元的細觀數值模型被廣泛地應用于巖石及混凝土的研究中。此后的一段時期內，混凝土有限元細觀模型的建立成為了許多研究者研究的熱點，涌現了一系列的細觀模型建立的新方法，為后期進行瀝青混合料細觀有限元模擬奠定了模型基礎。1993年De Schutter,G和Taerwe,L基于隨機顆粒模型采用Delaunay三角形剖分算法模擬了二維混凝土的骨料分布，并根據建立的模型開展了簡單的數值模擬，為采用細觀模型開展混凝土材料的細觀模擬做出了開創性的嘗試。隨后出現了采用算法生成隨機骨料模型并在有限元軟件進行剖分有限元網格的細觀模型建模方法。2003年Yue,Z Q、Chen,S和Tham,L G以自己開發的數字圖像-有限元程序建立瀝青混凝土的二維細觀模型，并開發了基于數字圖像技術建立混凝土細觀有限元模型的自研發程序，做出了瀝青混凝土細觀有限元模型建立程序開發的嘗試性探索。

國內學者以王宗敏、邱志章、徐波、和武亮等人為代表在混合料細觀二維有限元模型的建立方面做出貢獻。除此之外，2016年王飛和黃宇劼采用MATLAB對混凝土的二維細觀力學模型進行了優化研究，并采用凸包生成算法對骨料進行了凸包處理，保證生成的粗骨料均為凸多邊形這一特點，豐富了基于算法建立細觀混凝土力學模型的方法。2017年西南交通大學的汪奔、王弘和張志強等人在已有的有限元網格上進行混凝土骨料模型的投放，生成了混凝土二維細觀有限元模型，該方法的提出一定程度上保證了細觀網格模型剖分的質量。

但是針對瀝青混合料細觀結構的研究大多集中在密級配瀝青混合料上，對大孔隙瀝青混合料的有限元模型研究較少，王亞奇采用數字圖像技術實現了大孔隙瀝青混合料的二維有限元幾何建模，但是未能有效的體現大孔隙瀝青混合料中存在的連通孔隙，并且建模方法的發展受到了設備條件的限制：原始孔隙邊界形狀含有較多不規則的形貌，在通用有限元軟件通常較難建立復雜的孔隙模型，并且復雜的模型容易導致計算時間的大幅增加，往往導致模擬計算不收斂。

發明內容

本發明提供了一種含有連通孔隙的瀝青混凝土截面模擬方法，考慮了瀝青混凝土中的連通孔隙并結合集料的隨機投放，建立可以用于研究連通孔隙以及集料級配對混凝土性能影響的平面數值模型。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種含有連通孔隙的瀝青混凝土截面模擬方法，包括以下步驟：

步驟S1、獲取原始孔隙邊界信息，包括如下步驟：

步驟S1.1、獲取連通孔隙：從已有瀝青混合料的截面圖中，識別并獲取原始的連通孔隙；連通孔隙包括左邊界和右邊界；

步驟S1.2、建立坐標系：以步驟S1.1獲取的連通孔隙的左下方任意一點為坐標原點，以過坐標原點的水平方向為x軸，以過坐標原點的垂直水平方向為y軸，建立平面坐標系；

步驟S1.3、獲取點位信息：從連通孔隙底部開始，沿y軸按等間距Δy將連通孔隙的左邊界和右邊界均劃分為N個點位，且從下至上依次進行編號，編號順序為從1開始的自然數；其中，N為自然數；其中，左邊界上第i個點位的橫縱坐標為右邊界上第i個點位的橫縱坐標為

步驟S2、分割連通孔隙，包括如下步驟：