基于CT图像的水泥稳定碎石损伤研究

发布时间：2021-10-07 10:27

　　水泥稳定碎石材料是我国广泛使用的路面基层材料。本文基于水泥稳定碎石材料损伤CT图像,建立水泥稳定碎石损伤表征指标,构建水泥稳定碎石单轴受压统计损伤本构模型。首先,利用CT扫描技术获取水泥稳定碎石材料试件加载后的细观结构CT图像。通过对两种典型结构水泥稳定碎石CT图像特征分析和图像处理,得到两种典型结构中裂缝的分布规律:N1结构水泥稳定碎石裂缝在整个断面上分布比较均匀,N4结构水泥稳定碎石试件多半裂缝呈现环状发展,而且裂缝主要沿着骨料与砂浆的界面发展。然后,根据灰度图像共生矩阵理论,建立指标可移灰度级对Psgl表征水泥稳定碎石材料损伤。两种典型结构水泥稳定碎石材料CT图像的Psgl计算结果表明:断面Psgl值随着荷载的增加先增后减,可以很好地表现水泥稳定碎石材料损伤发展过程。水泥稳定碎石材料损伤与荷载呈现二次增大的趋势,损伤发展过程约占整个加载过程的80%。在加载初期,N1结构和N4结构损伤发展速率相等,在加载中后期,N1结构损伤发展速率要高于N4结构。最后,依据统计损伤理论及Psgl的变化与损伤发展的相关性,将Psgl引入损伤变量,构建水泥稳定碎石材料单轴受压统计损伤本构模型。通过对比... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水泥稳定碎石研究现状
        1.2.2 图像处理技术在材料研究中的应用
        1.2.3 混凝土损伤模型研究
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
第2章 水泥稳定碎石材料损伤分析
    2.1 脆性材料损伤力学基本理论
        2.1.1 损伤与损伤变量
        2.1.2 损伤测量方法
        2.1.3 脆性材料损伤力学分析
    2.2 水泥稳定碎石损伤机理
        2.2.1 水泥稳定碎石材料特性
        2.2.2 影响水泥稳定碎石基层开裂的因素
        2.2.3 水泥稳定碎石基层裂缝发展规律
    2.3 水泥稳定碎石细观损伤获取
        2.3.1 试件设计
        2.3.2 加载与扫描实验
        2.3.3 水泥稳定碎石细观损伤CT图像
    2.4 本章小结
第3章 水泥稳定碎石CT图像处理分析
    3.1 数字图像处理
    3.2 水泥稳定碎石材料图像处理方法分析
        3.2.1 图像初始分析
        3.2.2 图像处理方法分析
    3.3 CT图像处理结果分析
        3.3.1 N1结构图像处理结果分析
        3.3.2 N9结构图像处理结果分析
    3.4 小结
第4章 水泥稳定碎石损伤表征
    4.1 水泥稳定碎石裂纹扩展规律
    4.2 裂纹扩展表征指标
        4.2.1 等效裂纹长度增量
        4.2.2 单位荷载下裂纹面积增量
        4.2.3 分形维数
    4.3 灰度共生矩阵
    4.4 水泥稳定碎石损伤指标
        4.4.1 可移灰度级对定义
        4.4.2 计算结果及分析
    4.5 本章小结
第5章 水泥稳定碎石损伤本构模型
    5.1 单轴受压随机损伤模型
        5.1.1 随机损伤物理模型
        5.1.2 混凝土单轴受压随机损伤模型
    5.2 水泥稳定碎石单轴受压统计损伤本构模型
    5.3 单轴受压统计损伤本构模型验证
        5.3.1 参数求解方法
        5.3.2 单轴受压统计损伤本构模型参数求解
        5.3.3 模型验证
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]磷石膏对水泥稳定碎石基层性能影响研究[J]. 乐群力.  合成材料老化与应用. 2019(05)
[2]聚乙烯醇纤维水泥稳定碎石基层疲劳寿命分析[J]. 俞靖洋,梁乃兴,童攀,唐睿熙.  硅酸盐通报. 2019(08)
[3]沥青混合料骨架稳态参数及模型[J]. 蔡旭,祝凤丹,吴旷怀,万成.  中国公路学报. 2019(02)
[4]基于ESPI和DIC技术的混凝土断裂特性研究及对比分析[J]. 黄兴震,陈红鸟,刘轶,肖建春,王青原.  应用力学学报. 2018(05)
[5]粗集料针片状含量对沥青混合料结构影响[J]. 纪伦,刘海权,张磊,李俊,贺文栋,修春玉.  哈尔滨工业大学学报. 2018(09)
[6]沥青混合料车辙变形的离散元数值模拟[J]. 高虎,杨新华,唐鹏.  固体力学学报. 2018(03)
[7]基于CT图像的集料三维棱角性计算方法[J]. 崔喆,张生瑞.  交通运输工程学报. 2017(05)
[8]基于三维数据的集料级配组成分析方法[J]. 刘汉烨,李伟,侯云飞,孙朝云.  北京工业大学学报. 2017(10)
[9]基于图像技术的水泥稳定级配碎石加载损伤特征研究[J]. 张蕾,惠新,陈龙,王旭东.  公路交通科技. 2017(06)
[10]基于数字图像技术的沥青混凝土路面摊铺离析研究[J]. 曹源文,张军,吕瑞,肖伟.  公路. 2017(04)

博士论文
[1]水泥稳定碎石材料细观结构及损伤影响研究[D]. 吕悦晶.武汉科技大学 2019

硕士论文
[1]半刚性基层材料体积参数与疲劳性能研究[D]. 寇冠宇.重庆交通大学 2015
[2]半刚性基层材料的初期耐久性研究[D]. 刘章.重庆交通大学 2014
[3]基于分形理论的混凝土统计损伤本构模型研究[D]. 范宇.西安建筑科技大学 2011
[4]大粒径水泥稳定碎石抗裂性能试验研究[D]. 关笑楠.浙江大学 2006



本文编号：3421870