[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

说明书

本发明公开了一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法，先进行三维细观模型的构建；对集料接触区域进行识别；进行沥青混合料力链的识别；进行沥青混合料骨架结构特征计算；进行骨架结构评价指标验证；进行评价结果的输出。本发明涉及一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法，具有集料接触更加丰富、骨架结构更加完整的特点。

技术领域

本发明属于沥青混合料技术领域，具体为一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法。

背景技术

随着数字图像处理和计算机算法的进步，沥青混合料骨架结构评价方法由定性分析向定量分析发展。本章通过对现有骨架结构评价方法进行总结整理，选择合适的骨架结构评价方法进行改进。按照随机骨料堆积模型的生成方法生成的马歇尔试件进行验证计算，随后按照不同级配标准、形状指数和棱角度，各生成5组模型，分析集料的不同参数对骨架结构的影响。目前的沥青混合料骨架结构评价方法在使用时，对于集料接触内容不够丰富和完整，会影响沥青混合料骨架结构的评价结果。因此，需要设计一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法。

发明内容：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于3D随机细观模型的沥青混合料骨架结构评价方法，解决了背景技术中提到的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：

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，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。

作为优选，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：

6)i＝1，j＝i+1；