一种沥青路面全截面细观分析方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青路面全截面细观分析方法，通过提取沥青路面各结构层断面图像，将沥青路面各结构层断面图像处理成为二值化的矢量图形，然后将该矢量图形导入有限元软件ANSYS中建立沥青路面各结构层的二维细观有限元子模型，随后通过切割边界位移的方法将宏观尺度下的沥青路面模型边界条件传递至细观尺度下的沥青路面模型，并进行沥青路面全截面的细观尺度分析。本发明专利技术基于沥青路面芯样的有限元分析，完成了路面从三维宏观有限元模型到全截面二维细观有限元子模型的跨尺度分析，将宏观尺度下沥青路面模型的力学响应通过切割边界位移传递至细观尺度下的沥青路面模型，能更好地解释路面结构的细观尺度效应，优化沥青路面结构和材料组合设计。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青路面全截面细观分析方法
本专利技术属于土木工程
，涉及一种沥青路面全截面细观分析方法，尤其涉及一种基于有限元理论及应用和数字图像处理技术以及多尺度方法，以进一步研究细观尺度下沥青路面结构与材料破坏机理为目标的沥青路面的全截面细观分析模型建立方法。
技术介绍
当前沥青路面设计仅仅基于宏观尺度给出了路面设计参数以及设计指标，但实际上沥青路面结构的力学行为是不规则的、不确定的，沥青路面材料的宏观力学参数本质上只是大量离散数据的统计平均值。沥青路面在交通荷载的作用下，整体大都处于弹性工作状态，但在局部易损部位如多相复合材料界面处却可能已经发生了损伤，并且在交通荷载以及环境因素的影响下损伤范围不断扩大，从而使得沥青路面发生局部破坏，影响其整体的服役性能，因此仅仅研究沥青路面结构与材料的宏观力学行为是远远不够的。沥青路面材料(包括沥青混合料以及无机结合料)作为多相复合材料，其复杂的微细观结构导致了显著的非均匀特性。沥青路面在交通荷载以及环境因素的作用下可能已经在局部易损部位发生了损伤，并且损伤范围持续扩大，从而使得沥青路面发生局部破坏，影响其整体的服役性能。这些细观结构损伤与路面材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青路面全截面细观分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分析沥青路面的三维宏观有限元模型；选取研究路面，根据路面的结构参数、荷载参数及边界条件，运用ANSYS软件建立沥青路面的三维宏观有限元模型，并将模型划分为若干个网格；对模型进行整体计算分析，得到沥青路面宏观尺度力学响应分布并提取各结构层应力响应极值区域的切割边界位移；步骤2：处理沥青路面的各结构层材料断面图像；提取含有沥青路面完整结构层的芯样，拍摄各结构层断面图像，将路面材料的断面图像处理成矢量化图形，输出能够被ANSYS软件识别的sat格式文件；步骤3：建立沥青路面的全截面二维细观有限元子模型；将步骤2中的sat文件导入ANS...

【技术特征摘要】
1.一种沥青路面全截面细观分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：分析沥青路面的三维宏观有限元模型；选取研究路面，根据路面的结构参数、荷载参数及边界条件，运用ANSYS软件建立沥青路面的三维宏观有限元模型，并将模型划分为若干个网格；对模型进行整体计算分析，得到沥青路面宏观尺度力学响应分布并提取各结构层应力响应极值区域的切割边界位移；步骤2：处理沥青路面的各结构层材料断面图像；提取含有沥青路面完整结构层的芯样，拍摄各结构层断面图像，将路面材料的断面图像处理成矢量化图形，输出能够被ANSYS软件识别的sat格式文件；步骤3：建立沥青路面的全截面二维细观有限元子模型；将步骤2中的sat文件导入ANSYS软件中，并建立沥青路面各结构层二维细观有限元子模型，分别对集料、联结料定义不同的材料属性并划分网格，二维细观有限元子模型的坐标系与三维宏观有限元模型的坐标系保持一致，以步骤1中提取的切割边界位移作为位移强制荷载施加在二维细观有限元子模型边界上，最后进行求解计算，得出细观尺度下沥青路面各结构层的应力响应分布。2.根据权利要求1所述的沥青路面全截面细观分析方法，其特征在于：步骤1中所述路面的结构参数，是指沥青路面结构层每层所用材料，及材料的厚度、劲度模量、泊松比；所述荷载参数，是指三维宏观有限元模型中所施加的荷载类型、荷载...

【专利技术属性】
技术研发人员：付军，赖泽涵，杨炎卿，谢逸超，李婷，马晓冬，刘智鸿，雷力，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42