[发明专利]一种沥青混合料空隙结构离散元模拟方法

权利要求书

1.一种沥青混合料空隙结构离散元模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)室内试件旋转压实成型；

(2)CT扫描室内试件，扫描方向沿着试件纵向，每组试件获得若干试件圆形截面图，扫描前，标记圆形截面的起始位置；

(3)室内试件结构分层与空隙统计分析，以标记为起始位置，顺时针旋转，将试件的一个纵截面分为一层，并做标记，对沥青混合料圆形截面进行图像处理，识别其中空隙，并进行数据统计；

(4)不同层位空隙随机位置确定，将试件的空隙结构随机分配给划分的矩形截面，随机分配方法如下：

(4.1)假设选取试件纵向高度为hh，根据空隙扫描信息汇总，获得hh高度下空隙总个数nn与空隙总面积mm；

(4.2)在PFC3D软件内建立n个随机数，并将n个随机数从小到大依次排列并记为k₁、k₂、k₃、k₄、……、k_n；

(4.3)以k₁、k₂-k₁、k₃-k₂、k₄-k₃、……、1-k_n作为每层矩形截面的空隙个数、空隙面积分配比例，则每层矩形截面在高度hh下，空隙个数分别为nn×k₁、nn×(k₂-k₁)、nn×(k₃-k₂)、nn×(k₄-k₃)、……、nn×(1-k_n)；空隙面积为mm×k₁、mm×(k₂-k₁)、mm×(k₃-k₂)、mm×(k₄-k₃)、……、mm×(1-k_n)；

(4.4)令hh＝hh+1，循环上述4.1-4.3步骤，直至每层矩形截面上所有纵向高度的空隙都随机分配完成；

(5)不同层位空隙结构扩展；

(6)模拟试件成型。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料空隙结构离散元模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)中，计算最佳油石比，确定沥青用量，采用旋转压实仪，在不同的压实功作用下，成型多组沥青混合料试件。

3.根据权利要求1所述的沥青混合料空隙结构离散元模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述数据包括整个试件沿着纵向方向上空隙个数分布比例m、空隙总面积分布比例n；其中，空隙总面积分布比例按照二次拟合公式进行拟合。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料空隙结构离散元模拟方法，其特征在于：所述步骤(4)中，在PFC3D软件中建立圆柱形墙作为虚拟试筒，在试筒范围内依次遍历生成首尾相连、上下相连的小球颗粒，将所有的小球颗粒划分为n+1组，标记组别，每组代表室内实验的一层矩形截面，再根据各层在不同高度确定的空隙数量，循环判断该层截面该高度下所有的小球，判断方法如下：

建立随机控制数j，每次判断一个小球时，比较j的大小，若j小于0.05，则改变该小球的颜色指数为2，并将所有颜色指数为2的小球定义为空隙，直到该层截面该高度下颜色指数为2的小球颗粒数量等于该层截面该高度下随机分配的空隙数量；通过该种方法，循环处理n+1层所有截面内的小球颗粒，最终成型虚拟试件内所有空隙的初始位置。