[发明专利]基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法

权利要求书

1.一种基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、细观结构建模

利用X-Ray CT设备建立不同集料颗粒的空间细观结构模型，结合粘弹性材料本构与断裂能参数计算集料-砂浆界面断裂状况；

S2、界面断裂规律分析

根据步骤S1得到的不同集料颗粒的空间细观结构模型以及集料-砂浆界面断裂状况获取集料-砂浆界面断裂耗散能，提取所述集料-砂浆界面断裂耗散能作为界面断裂行为的评价指标，并计算对应集料的四项空间参数：体积、表面积、球形度与三维分形值；

S3、损伤预测模型

以集料四项空间参数作为输入值，断裂耗散能作为输出值，建立集料空间参数与损伤状况的预测模型。

2.根据权利要求1所述的基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下子步骤：

S1.1、选取多个集料颗粒作为统计对象，采用X-Ray CT设备对所有集料颗粒进行扫描，获取集料颗粒的断层扫描图像数据；

S1.2、根据步骤S1.1所得的各集料颗粒断层扫描图像数据，通过图像处理技术建立各集料颗粒的空间细观结构模型。

3.根据权利要求2所述的基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于，步骤S2具体是：根据步骤S1.2所得集料颗粒的空间细观结构模型，一方面进行空间图像分析，计算集料颗粒的四项空间参数：体积，表面积，球形度与三维分形维数，另一方面采用数值软件模拟集料-砂浆界面断裂行为，并获取界面断裂耗散能指标。

4.根据权利要求1所述的基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下子步骤：

S3.1、以集料颗粒四项空间参数为输入端数据，对应的断裂耗散能指标为输出端数据，建立基于BP算法的神经网络模型，训练得出四项空间参数与断裂耗散能间的预测关系；

S3.2、根据步骤S3.1所得预测关系，依据沥青混凝土集料特征开展损伤状况预测。

5.根据权利要求1所述的基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于，步骤S1中，选取集料颗粒的粒径范围为2.36mm~16mm，颗粒数量大于200颗，以确保足够的样本数；所选取的集料颗粒放置于多层格状模具中，并通过X-Ray CT进行扫描，扫描分辨率为10μm~100μm，扫描间距为0.1mm~0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用MATLAB软件编写具备批量处理功能的集料颗粒识别与提取程序，通过MATLAB函数im2bw对集料颗粒的断层扫描图像进行二值化处理，建立不同集料颗粒的空间结构模型。

7.根据权利要求1所述的一种基于集料-砂浆界面断裂规律的沥青混凝土损伤预测方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用MATLAB软件根据集料颗粒二值图像的像素数与扫描间距，结合图像分辨率尺寸可计算集料颗粒的体积与表面积，进一步地，可由体积与表面积经过公式换算得到集料颗粒的球形度；

通过MATLAB软件编写集料颗粒的三维分形维数计算程序，三维分形维数计算的网格尺寸范围为1倍分辨率~100倍分辨率间，通过上述过程获得集料颗粒的四项空间参数。