《基於數字圖像處理技術的瀝青混合料各向異性特性研究》是依託吉林大學，由程永春擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於數字圖像處理技術的瀝青混合料各向異性特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程永春
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統的瀝青混合料研究方法是從巨觀角度進行唯象研究，以巨觀力學指標作為設計檢測的主要依據，但長期的實踐經驗表明，巨觀力學指標的分析在一定程度上難以勝任複雜的瀝青混合料力學行為的分析。因此，本研究從瀝青混凝土的細觀結構入手，利用細觀力學的研究方法，對瀝青混凝土材料及其力學性質的非均勻性加以分析，結合理論和試驗成果建立真實的物理模型，對瀝青混凝土材料的力學性能進行研究，從而揭示出瀝青混合料細觀力學變化引起的巨觀回響，同時，真實反映出瀝青混合料的受力傳遞機理和變形機理。具有重要的理論意義和工程套用價值。
結題摘要
傳統針對瀝青混凝土的巨觀唯象研究方法在一定程度上難以勝任複雜的瀝青混凝土力學行為的分析。因此，本研究從細觀結構入手，採用CCD數位相機獲取瀝青混凝土斷面圖像，利用MATLAB軟體自行編寫子程式對圖像進行去噪、增強及集料間粘連分割處理，得到瀝青混凝土的細觀結構。基於此，對AC-13，SMA-13和OGFC-13三種不同級配集料分布特徵規律進行了分析；考慮到瀝青混凝土內部複雜的應力狀態分布問題，首先對瀝青膠砂的應力狀態進行了統計分析，提出採用高斯函式模型描述瀝青混凝土在單軸應力作用下的應力狀態，研究了材料參數、級配形式、空隙含量、成型方式等對膠砂應力狀態的影響規律；其次在室內製備了瀝青膠砂試件，採用單軸壓縮蠕變試驗對瀝青膠砂的非線性粘彈性行為進行了試驗研究，提出採用最優分段方法對Burgers模型進行擬合，從而獲取粘彈性參數；最後，結合理論和試驗成果，採用矢量化建模方法建立了瀝青混凝土有限元模型，對其力學性質的非均勻性及各向異性特性加以分析，從而揭示出瀝青混凝土細觀力學變化引起的巨觀回響。 研究發現採用等效圓直徑法與體視學原理可以解決以往不能同時識別瀝青混凝土中粗細集料的問題；以拆分合併強度為判斷指標的改進多邊形逼近方法進行瀝青混凝土建模，有效減小了數值模型的規模，提高了數值分析的計算效率；對不同級配形式瀝青混凝土數值模型的分析結果表明骨架密實結構的瀝青膠砂的應力統計平均值和應力偏差均好於其他類型的瀝青混凝土，空隙的存在能夠減小瀝青膠砂的應力統計平均值，但同時也會使瀝青膠砂的應力分布更加均勻；此外，對比分析了多尺度模型和各向同性假設下瀝青路面應力分布的差異性，表明採用傳統理論分析得到的瀝青路面的應力值低於多尺度模型的計算結果；採用時域搜尋擬合的方式並結合非線性尋優方法確定出擬合殘差最小的分段時刻，最終得到了Burgers模型最優擬合參數；通過二次開發將非線性粘彈性模型運用到瀝青混凝土粘彈性變形的預測中，發現採用非線性粘彈性模型的混凝土粘彈性變形預測值高於線性粘彈性預測值，並且與試驗結果更加接近，考慮瀝青膠砂的非線性粘彈性效應能更好反映瀝青混凝土的真實粘彈性變形特性；對碾壓成型試件不同方向的模擬和試驗結果表明，瀝青混凝土呈現微弱的各向異性特性，與以往各向同性材料的假設存在一定的差異。本研究構建了瀝青混凝土細觀結構與巨觀力學回響之間的聯繫，具有重要的理論意義和工程套用價值。
