[发明专利]一种沥青混合料局部应力的评价方法

摘要

本发明公开了一种沥青混合料局部应力的评价方法，用连接到计算机的数码相机捕获到沥青混合料的灰度图像，使沥青混合料图像阈值化并转换为一个白色和黑色的图像；把一个代表沥青混合料RVE的图像分为单元格或同等大小的窗口，每个窗口在水平方向上从相邻的窗口移动一个像素；进行参数分析；采用40×40像素的窗口尺寸结合自相关函数计算局部有效材料特性；将得到的局部材料特征输入有限元分析中，进行局部应力计算分析。结合细观力学获得沥青混合料的局部材料特征，再将得到的局部材料特征输入有限元分析中，进行局部应力分析，将大型的复杂结构用窗口的方法进行分解运算，避免求解上的困难。

主权项

1.一种沥青混合料局部应力的评价方法，其特征在于，该沥青混合料局部应力的评价方法包括：用Superpave旋转压实仪成型沥青混合料试件，每个试件的半径为150mm、高为100mm，用沥青混合料切割机垂直切割试件，用连接到计算机的数码相机捕获到沥青混合料的灰度图像，并将原始图像降至尺寸为400×400像素、0.3毫米/像素分辨率的矩形图像；使沥青混合料图像阈值化并利用数字图像处理技术转换为一个白色和黑色的图像，其中白色代表大于0.3mm图像分辨率的集料颗粒、黑色代表胶砂；把一个代表沥青混合料体积元RVE的图像分为同等大小的窗口，每个窗口在水平方向上从相邻的窗口移动一个像素；进行参数分析，以确定合适的窗口尺寸来计算沥青混合料有效材料特性，并在10×10像素、20×20像素、40×40像素和80×80像素的窗口中分别计算沥青混合料的颗粒百分比；采用40×40像素的窗口尺寸结合自相关函数：式中：i、j分别为2个正交坐标轴中的两像素间的距离；s(i，j)为两像素点的自相关函数；f(x，y)为位于(x，y)处的像素函数，即位于集料相时为1、反之为0；M和N是在两个正交坐标轴在沥青混合料微观结构图像的像素数；及：式中：μ为剪切模量；μm为沥青胶砂的剪切模量；c为体积分数；α、β为实验测得的材料常数；与：式中：k为体积模量；km为沥青胶砂的体积模量；计算局部有效材料特性，并计算相应的杨氏模量和泊松比；所述沥青混合料局部应力的评价方法每次以n×n的窗口尺寸将区域从建立的非均匀图像中剪出，n以像素为单位，将该区域作为一个代表沥青混合料体积元RVE，通过细观力学方法根据区域内组分性能和排列方式得到局部性能参数，这些参数被赋值给对应窗口中心点的局部坐标；在计算沥青混合料有效材料特性时，先在移动窗口内确定沥青混合料中集料的体积分数；然后，用上述方程来计算有效剪切模量和体积模量；最后，采用弹性理论计算相应的杨氏模量和泊松比，再把这些有效特性分配给移动窗口中心的元素；将得到的局部材料特征输入有限元分析中，进行局部应力计算分析。