The invention belongs to the technical field of numerical simulation of concrete. It involves a reconstruction method of the numerical model of concrete aggregate, which is used for grinding and photographing a single body specimen or containing a group of aggregate specimens, obtaining a continuous section image of the aggregate, establishing a bone model based on the continuous section image, and establishing the aggregate based on the aggregate model. The model database, including the group aggregate test parts can establish multiple aggregate models at the same time, can solve the problem that the CT scanning equipment is not easy to implement, and the 3D reconstruction based on the real concrete aggregate particles is used to simulate the real aggregate shape to the maximum extent. The constructed aggregate model is preserved in the form of grid. The creation conditions of the real aggregate model database can be created and can be exchanged with the CAD software or the FEA finite element simulation software to facilitate the numerical simulation of the mechanical properties of concrete. The method of obtaining the image is simple and fast, the interval of the image sequence is small, the alignment is high, and the information is complete.
【技术实现步骤摘要】
一种混凝土骨料数值模型重建方法
:本专利技术属于混凝土数值模拟研究
,涉及一种混凝土骨料数值模型重建方法,能够快速准确的获取多相材料小间距连续剖面图像。
技术介绍
:混凝土(简称为砼)是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称,通常讲的混凝土由粗骨料、细骨料、水泥水化物、未水化水泥颗粒、孔隙及裂纹等组成的;与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。目前,对于混凝土的研究仅仅局限于宏观层次,随着计算机技术的不断发展,混凝土细观力学方面的研究日益受到人们的重视,对混凝土进行数值模拟后能够研究混凝土中骨料,砂浆及其两者之间的界面层的破坏形态,采用数值方法分析的前提是建立混凝土材料细观结构的有限元几何模型,混凝土的性能与骨料的形状、级配等有很大的关系,所以,混凝土骨料模型形状的生成就成为了混凝土数值模拟的一个重要课题。细观数值模拟在理论模型合理和混凝土各相材料特性数据足够精确的条件下,可以取代部分实验,而且能够避开实验条件的客观限制和人为因素对其结果的影响,对于混凝土细观模型的建立采用了许多假设,这些假设均存在一定的误差:例如,混凝土数值模拟的关键问题是对混凝土骨料形状的模拟,以往的研究中,对二维混凝土骨料多用圆形或椭圆形模拟卵石或砾石骨料,以凸多边形模拟碎石骨料,三维中多以圆球或椭球形来模拟卵石或砾石骨料,以凸多面体模拟碎石骨料;这些简化方式在方法上是可行的,但是不能精确表达真实混凝土骨料颗粒的形态特征,二维模拟虽然计算简便,但其缺点也是显而易见的,不能真实还原混凝土骨料的空间分布及级配 ...
【技术保护点】
1.一种混凝土骨料数值模型重建方法,其特征在于具体工艺过程包括制作包含目标骨料的打磨试件、获取骨料连续剖面图像、校准和预处理连续剖面图像、生成骨料模型、计算骨料模型参数并进行格式转化以及建立骨料模型数据库共六个步骤:(一)制作包含目标骨料的打磨试件:根据骨料模型数据库建立的要求,制作包含单体骨料试件或包含群体骨料试件;包含单体骨料试件的制作过程是将单个骨料包裹在胶凝材料中制作成打磨试件,胶凝材料为便于打磨的快硬性材料,包括水泥砂浆和建筑石膏,包含单体骨料试件便于进行骨料便捷的提取和三维模型的重建;包含群体骨料试件的制作过程与普通混凝土试件的制作过程相同,包含群体骨料试件的骨料间存在黏连现象,需要进行分割提取;(二)获取骨料连续剖面图像:将骨料打磨试件固定在磨削设备上,磨头沿骨料打磨试件的Z轴方向以相同的打磨间距对骨料打磨试件进行逐层干磨,剖面的打磨间距通过磨头的进给量控制,最小打磨间距为0.01mm,每层剖面打磨完成后,使用数码相机对剖面进行拍摄,获取骨料连续剖面图像:(三)校准和预处理连续剖面图像:采用三锚点对准方法对骨料连续剖面图像进行校准,由于骨料打磨试件分层打磨时,拍摄的每一层 ...
【技术特征摘要】
1.一种混凝土骨料数值模型重建方法,其特征在于具体工艺过程包括制作包含目标骨料的打磨试件、获取骨料连续剖面图像、校准和预处理连续剖面图像、生成骨料模型、计算骨料模型参数并进行格式转化以及建立骨料模型数据库共六个步骤:(一)制作包含目标骨料的打磨试件:根据骨料模型数据库建立的要求,制作包含单体骨料试件或包含群体骨料试件;包含单体骨料试件的制作过程是将单个骨料包裹在胶凝材料中制作成打磨试件,胶凝材料为便于打磨的快硬性材料,包括水泥砂浆和建筑石膏,包含单体骨料试件便于进行骨料便捷的提取和三维模型的重建;包含群体骨料试件的制作过程与普通混凝土试件的制作过程相同,包含群体骨料试件的骨料间存在黏连现象,需要进行分割提取;(二)获取骨料连续剖面图像:将骨料打磨试件固定在磨削设备上,磨头沿骨料打磨试件的Z轴方向以相同的打磨间距对骨料打磨试件进行逐层干磨,剖面的打磨间距通过磨头的进给量控制,最小打磨间距为0.01mm,每层剖面打磨完成后,使用数码相机对剖面进行拍摄,获取骨料连续剖面图像:(三)校准和预处理连续剖面图像:采用三锚点对准方法对骨料连续剖面图像进行校准,由于骨料打磨试件分层打磨时,拍摄的每一层剖面图像不能保证在层间配准,由于图像拍摄时受到各种因素的影响,如摄像机的角度、距离和方向、物体位置的移动以及其他因素,导致图像出现误差,需要对图像进行配准,选取试件夹持机构上靠近多相材料试件的三个控制点作为基准点,三个基准点不在一条直线上,连续剖面图像成像时,每个剖面图像都包含这三个基准点,选择其中一幅标准图像作为基准图像,其余剖面图像为待配准图像,标准图像是连续剖面图像中的角度、距离、方向和物体位置均符合设定要求的图像,图像配准是寻求待配准图像和标准图像间一对一的映射的过程,是将两幅图像中对应于空间同一位置的点联系起来,待配准图像中的三个控制点与基准图像中的三个基准点应重合,根据控制点的位置来推算空间映射的关系,再用空间映射的关系对待配准图像进行几何变换,在MATLAB中,使用cpselect函数交互工具对连续剖面图像进行Z轴方向的配准,获得配准结果;拍摄时包含了不属于多孔混凝土试件剖面图像的锚点,利用Photoshop、imageproplus对配准后的连续剖面图像进行统一的图像剪裁,裁剪掉连续剖面图像周围包括锚点的无用区域,保留需要分析的混凝土试件打磨区域的连续剖面图像,将剪裁后的连续剖面图像灰度化处理并转化成二值图像,其中,白色区域为骨料,黑色区域为胶凝材料,完成连续剖面图像的校准和预处理;(四)生成骨料模型:(1)为保证图像像素与真实骨料尺度的比例一致,对连续剖面图像进行图像像素与真实骨料尺寸的转换推算,在连续剖面图像导入Mimics三维重建软件的过程中输入X轴、Y...
【专利技术属性】
技术研发人员:范宏,赵铁军,张鹏,万小梅,刘树明,
申请(专利权)人:青岛理工大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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