[发明专利]一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法

权利要求书

1.一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法，其特征在于：具体步骤包括：

步骤S101：先进行三维细观模型的构建；

步骤S102：对集料接触区域进行识别；

步骤S103：进行沥青混合料力链的识别；

步骤S104：进行沥青混合料骨架结构特征计算；

步骤S105：进行骨架结构评价指标验证；

步骤S106：进行评价结果的输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法，其特征在于：所述步骤S102中，集料接触属性包括三个方面：接触点的数量、接触面积和接触方向；检测出集料表面的接触区域，首先需要预先设置距离阈值，当源自不同集料的两个顶点距离小于接触阈值，则判断该顶点为集料的接触点，将该阈值标记为Td；据以往研究，接触阈值一般取0.23倍的最小计算粒径，本发明基于随机投放生成的沥青混合料其最小计算粒径为2.36mm，故本发明接触阈值取值为0.54mm；

为了有效的检测出集料间的接触区域，首先需要遍历集料的所有顶点，找出相互接触的集料对，接触点的搜索过程为：比较两个集料所有顶点之间的距离，若存在两个顶点，它们之间的距离小于接触阈值Td，则将这两个顶点标记为接触点，找出包含这两个点的三角面片，并筛选出接触面片，筛选规则为：若一面片三个顶点距离另一集料顶点最小距离均小于接触阈值，则认为该三角面片为接触面片；

集料模型上的接触三角形面片通过共点的方式，彼此相互连接，形成接触区域；获得集料模型的接触区域后，将接触区域的法向量表示为Norm，并根据下式计算：

式中A_i为和Norm_i分别是是集料接触区域中第i个三角形面片的面积和法向量。

荷载传递方向垂直于集料接触面，表示为Norm_f,并根据下式计算：

Norm_f＝(Norm_a+Norm_b)/2       (2)

根据上述内容，集料接触识别过程如下：

1)i＝1，j＝i+1；

2)取混合料中第i个集料作为当前集料，第j个集料作为被检测集料，比较两个集料所有顶点之间的距离，当两个顶点的距离小于接触阈值T_d时，将顶点对及包含这两顶点的三角面片放入接触集合内，直至所有顶点距离比较完毕；

3)对三角面片进行筛选：若一个三角面片三个顶点距另一个集料所有顶点距离的最小值均小于接触阈值T_d，则保留该三角面片作为接触面片，反之则删除该三角面片；

4)j＝j+1，重复以上2)、3)步骤直至遍历所有集料；

5)i＝i+1，重复以上2)、3)、4)步骤直至遍历所有集料；

集料间的接触关系，即接触区域通过接触集合获得后，计算接触区域法向量Norm和荷载传递方向Norm_f。