本文關(guān)鍵詞：基于X-ray CT技術(shù)的瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)虛擬力學試驗研究

  更多相關(guān)文章： 瀝青混合料 細觀結(jié)構(gòu) X-ray CT掃描 離散元 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

【摘要】：瀝青路面目前是高等級公路的主要路面結(jié)構(gòu)型式,隨著瀝青路面的廣泛應(yīng)用,設(shè)計者遇到越來越多的問題。長期以來,研究者主要采用簡化模型及室內(nèi)試驗研究瀝青混合料宏觀性能,這種方法花費大量的時間和人力物力,而且無法從本質(zhì)上解釋瀝青混合料復雜的力學性能。有限單元法雖能從細觀角度研究瀝青混合料,但該方法難以處理顆粒材料接觸問題。本文結(jié)合X-ray CT和離散元研究了瀝青混合料細觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的聯(lián)系。首先,選取典型混合料AC20、SMA20和SUP20為研究對象,基于X-ray CT掃描和改進的圖像處理技術(shù),獲取瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu),然后通過體視學推導二維與三維級配關(guān)系,選擇二維縱向截面導入離散元軟件PFC2D中,從而建立瀝青混合料虛擬幾何模型,并利用室內(nèi)試驗確定模型中的細觀接觸參數(shù),最終實現(xiàn)了單軸壓縮虛擬試驗,從而證明了圖像處理與離散元結(jié)合的可能性。其次,通過設(shè)計單軸壓縮正交試驗,探究了集料剛度及砂漿粘彈性對瀝青混合料抗壓強度的影響,并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建立了瀝青混合料宏觀力學性能與離散元中的細觀接觸參數(shù)的聯(lián)系。正交試驗的結(jié)果發(fā)現(xiàn)集料的法向剛度對三種混合料的單軸抗壓強度均有顯著影響。SUP20及AC20的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)誤差小于6%而SMA20的最大誤差達到15%。然后,對單軸壓縮過程中的集料運動特點進行評價,通過質(zhì)心坐標和長軸表述集料剛體運動及轉(zhuǎn)動特性,研究發(fā)現(xiàn)集料在受壓過程中先發(fā)生縱向位移然后水平移動。同時還分析了加載過程中砂漿內(nèi)部接觸力的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)三種混合料的砂漿在受力中內(nèi)部的接觸拉力數(shù)目與接觸壓力數(shù)目發(fā)展趨勢一致,而接觸拉力和接觸壓力的大小演變卻不同,結(jié)果說明SUP20砂漿承擔了拉力,SMA20的砂漿幾乎不受力,而AC20的砂漿則分擔了一部分壓力。通過本文的研究,表明集料和砂漿的材料屬性及幾何特性均影響著瀝青混合料的宏觀性能。希望本文能為從細觀結(jié)構(gòu)研究宏觀性能提供新思路,深化對瀝青混合料的理解和認識。
【關(guān)鍵詞】：瀝青混合料 細觀結(jié)構(gòu) X-ray CT掃描 離散元 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U414
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 X-ray CT圖像處理的研究進展10-12
• 1.2.2 離散元的研究進展12
• 1.2.3 X-ray CT圖像技術(shù)結(jié)合離散元的研究進展12-13
• 1.3 現(xiàn)階段細觀結(jié)構(gòu)研究存在問題13
• 1.4 論文研究內(nèi)容及意義13-14
• 1.5 論文研究技術(shù)路線14-17
• 第二章 瀝青混合料內(nèi)部結(jié)構(gòu)獲取17-25
• 2.1 試驗材料性質(zhì)17-18
• 2.1.1 瀝青17
• 2.1.2 集料17-18
• 2.2 瀝青混合料設(shè)計18-22
• 2.2.1 級配設(shè)計18-19
• 2.2.2 確定瀝青用量19-22
• 2.3 X-ray CT掃描22-24
• 2.3.1 X-ray CT掃描介紹22-23
• 2.3.2 瀝青混合料試件掃描23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 瀝青混合料圖像處理25-37
• 3.1 數(shù)字圖像處理25-26
• 3.1.1 數(shù)字圖像處理簡介25
• 3.1.2 數(shù)字圖像處理軟件25-26
• 3.2 圖像預(yù)處理26-28
• 3.2.1 圖像轉(zhuǎn)換26
• 3.2.2 圖像增強26-27
• 3.2.3 圖像平滑27-28
• 3.3 圖像分割28-29
• 3.4 建立虛擬試件29-34
• 3.5 本章小結(jié)34-37
• 第四章 瀝青混合料離散元模型建立37-51
• 4.1 離散元軟件PFC2D簡介37-41
• 4.1.1 PFC2D的特點37-38
• 4.1.2 PFC2D的基本假定38
• 4.1.3 PFC2D中內(nèi)置接觸模型38-40
• 4.1.4 自定義接觸粘彈性模型40-41
• 4.2 單軸壓縮虛擬試驗41-48
• 4.2.1 單軸壓縮室內(nèi)試驗42
• 4.2.2 虛擬試件接觸模型建立42-43
• 4.2.3 細觀參數(shù)確定43-47
• 4.2.4 虛擬試驗加載47-48
• 4.3 虛擬試驗結(jié)果校正48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 第五章 單軸壓縮細觀參數(shù)分析51-67
• 5.1 正交試驗設(shè)計51-53
• 5.2 正交實驗分析53-59
• 5.2.1 AC20單軸壓縮虛擬試驗正交分析53-55
• 5.2.2 SMA20單軸壓縮虛擬試驗正交分析55-57
• 5.2.3 SUP20單軸壓縮虛擬試驗正交分析57-59
• 5.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析59-66
• 5.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本概念59-61
• 5.3.2 基于MATLAB的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立61-65
• 5.3.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驗證65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 單軸壓縮虛擬試驗分析67-77
• 6.1 集料運動分析67-72
• 6.2 砂漿內(nèi)部接觸力分析72-76
• 6.3 本章小結(jié)76-77
• 第七章 總結(jié)與展望77-79
• 7.1 總結(jié)77-78
• 7.2 展望78-79
• 參考文獻79-82
• 致謝82-83
• 作者簡介83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：678089