[发明专利]一种考虑胶结料随机非均匀性的沥青混合料开裂行为模拟方法

权利要求书

1.一种考虑胶结料随机非均匀性的沥青混合料开裂行为模拟方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤一：沥青混合料试件制备：

所用沥青混合料由粗集料、细集料、填料和沥青组成，粗集料和细集料均采用玄武岩，沥青选用SBS改性沥青或高粘改性沥青，根据不同的沥青混合料级配，通过旋转压实仪成型沥青混合料试件，所述沥青混合料试件直径为100±1mm，高度63.5±1.3mm；

步骤二：试件CT扫描：

采用工业CT扫描仪对成型的沥青混合料试件进行扫描；扫描电压为300kV，沿沥青混合料试件高度方向每隔100μm获取一张CT图像；

步骤三：获取沥青混合料细观特征；

步骤四：提取不同胶结料厚度；

步骤五：将不同厚度胶结料和集料导入有限元软件；

步骤六：获取不同厚度胶结料的模型参数；

步骤七：确定沥青混合料其他模型参数；

步骤八：批量分区域插入内聚力单元；

步骤九：模型分析。

2.根据权利要求1所述的一种考虑胶结料随机非均匀性的沥青混合料开裂行为模拟方法，其特征在于，所述步骤三包括以下步骤：

步骤3.1：通过Matlab对CT图像进行预处理；使用图像增强技术，突出图像的整体特征，使图像中模糊的细节变得更加清晰，具体采用空间域处理图像的方法，先用中值滤波去除步骤二所获CT图像的噪声，提高图像质量，然后用灰度变换的方法增强图像的对比度，增大沥青混合料CT扫描图像中空隙、胶结料和集料颗粒三种材质的灰度值差异，进而提高后续图像分割的准确性；

在Matlab中先使用rgb2gray先将步骤二中所获图像转化为灰度矩阵，然后使用中值滤波函数medfilt2去除噪声，最后使用灰度变化函数imadjust增强图像对比度；

步骤3.2：识别出CT扫描图像中的粗集料、胶结料和空隙；采用基于OTSU法的图像分割技术，采用环状分区和最大类间方法相结合的自适应阈值选取方法，将步骤3.1处理后的CT扫描图像划分为多个圆环和一个内圆，圆环的宽度与内圆的半径相等，然后对划分后的各个区域单独进行OSTU图像分割，再输出各部分分割后的图形，最后将处理后的多个圆环和内圆的图像合并，即可得到空隙图像；再采用形态学变换中的开运算将图形轮廓进行平滑处理，断开连接，并去除较小的独立点，即可得到集料图像；最后对空隙和集料的图像进行叠加即可得到胶结料图像；

在Matlab中对划分的多个圆环和一个内圆使用函数OTSU，再将多个圆环和内圆的图像进行合并即可得到空隙图像，再使用imerode和imdilate函数，即可得到集料图像，最后使用imadd函数进行叠加得到胶结料图像。

3.根据权利要求1所述的一种考虑胶结料随机非均匀性的沥青混合料开裂行为模拟方法，其特征在于，所述步骤四通过Matlab编程从步骤三中得到的胶结料图像中获取胶结料厚度，构建采样蒙板，采样蒙版由等间距的平行白色线条构成，将采样蒙板与步骤3.2得到的胶结料图像做矩阵乘法，胶结料则以线条的形式显示，线条的长度即为胶结料的厚度；

选取采样线条为1个像素宽度，在采样的过程中只有连接和断开两种状态，不存在像素点缺失的情况，任意一条采样线条所含的像素点个数即为该采样线段的长度，对混合料中胶结料厚度进行采样统计，并将胶结料厚度与像素点之间进行等效换算，即可得到胶结料的实际厚度，在此过程中需要提取的像素点区间(胶结料厚度区间)定义为P，删除二值化图像中面积小于P的对象，通过RGB模式来指定一种颜色，即指定红/绿/蓝三种基色的强度，通过多个叠加的彩色通道将小于P的对象显示出来，即可得到所需的胶结料厚度，同理可得到胶结料图像中不同区域的胶结料厚度，试件中不同区域胶结料具有不同厚度，证明试件中胶结料是随机非均匀分布的。

4.根据权利要求1所述的一种考虑胶结料随机非均匀性的沥青混合料开裂行为模拟方法，其特征在于，所述步骤五将步骤三中所获取的集料图像和步骤四获取的不同厚度区域的胶结料进行矢量化处理，具体使用Algolab Photo Vector对不同厚度区域的胶结料进行矢量化，再导入有限元软件Abaqus中。