一种基于DEM-SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DEM

【技术实现步骤摘要】
一种基于DEM
‑
SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法


[0001]本专利技术属于沥青混合料模拟方法
，涉及一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法。

技术介绍

[0002]沥青混合料的压实是道路施工中最关键的步骤之一。压实直接决定混合料的孔隙率及孔隙分布、材料的均匀性、路面的平整度等，并最终影响道路的长期使用性能。因此，明晰沥青混合料的压实机理，对于保障路面压实质量、提高路面使用寿命等具有重要的意义。
[0003]对于室内混合料试验，从选料到试验压实都是耗时、耗力和耗材的，在与现场压实进行比较或探讨混合料内部结构的发展规律时，这样的劣势更加凸显，因此，很多研究人员采用数值模拟的方法来研究沥青混合料的压实过程，以实现在压实前对孔隙分布等细观特性进行预测。数值模拟方法主要包括有限元法FEM(Finite element method)和离散元法DEM(Discrete element method)两种。与有限元法相比，虽然离散元法在沥青混合料研究中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法，其特征在于，包括如下过程：利用优化后旋转压实离散元模型进行沥青混合料压实模拟；旋转压实离散元模型的优化过程包括：利用智能颗粒传感器测量值实时校正嵌入有卡尔曼滤波数据融合算法的旋转压实离散元模型中的智能颗粒传感器模拟球运动状态预测值，实现对旋转压实离散元模型的优化；所述智能颗粒传感器测量值为沥青混合料在实际的压实过程中，通过智能颗粒传感器采集的颗粒运动姿态数据。2.根据权利要求1所述的一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法，其特征在于，通过智能颗粒传感器采集的颗粒运动姿态数据的过程包括：设计室内旋转压实的智能颗粒传感器埋设方案，具体包括智能颗粒传感器的埋设数量、埋设深度、横向距离和纵向距离；对智能颗粒传感器进行初始标定，于压实开始前，将智能颗粒传感器局部坐标系的z轴竖直向下静置于水平地面上，采集预设时长的数据；根据室内试验设计方案，计算确定各次沥青混合料加入量，在模具筒中依次加入材料、整平材料表面和放置智能颗粒传感器；压实全过程中利用智能颗粒传感器实时采集沥青混合料的颗粒的运动姿态数据。3.根据权利要求1所述的一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法，其特征在于，旋转压实离散元模型的构建过程包括：生成模具圆筒，并在模具圆筒内根据沥青混合料级配计算得到的各档集料体积，随机生成相应模拟球；模拟球自由下落至稳定状态，获取模拟球松散堆积高度；根据设计位置重新生成智能颗粒传感器模拟球和集料颗粒模拟球，待智能颗粒传感器模拟球和集料颗粒模拟球自由下落至稳定状态后，生成压实盘并旋转模具圆筒至压实仪旋转倾斜角，在压实开始前对压实盘施加压实力；通过对旋转压实离散元模型的参数进行敏感性分析，得到旋转压实离散元模型的关键参数对于沥青混合料空隙率变化的影响，通过室内试验空隙率结果校核确定旋转压实离散元模型的参数；进行旋转压实离散元模型的重复性试验，验证旋转压实离散元模型结果的稳定性和一致性，当旋转压实离散元模型结果的稳定性和一致性达到预设要求后，得到所述旋转压实离散元模型。4.根据权利要求3所述的一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法，其特征在于，所述关键参数包括：麦克斯韦模型法向刚度系数、麦克斯韦模型剪切刚度系数、开尔文模型法向刚度系数、开尔文模型剪切刚度系数、开尔文模型法向粘度系数、开尔文模型剪切粘度系数、麦克斯韦模型法向粘度系数、麦克斯韦模型剪切粘度系数、模拟球间摩擦系数、模拟球间阻尼比、模具旋转加速因子以及细集料和沥青颗粒生成比例。5.根据权利要求1所述的一种基于DEM
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SmartRock交互式优化的沥青混合料压实模拟方法，其特征在于，利用智能颗粒传感器测量值实时校正嵌入有卡尔曼滤波数据融合算法的旋转压实离散元模型中颗粒运动状态预测值，得到优化后旋转压实离散元模型包括如下步骤：步骤3.1，根据沥青混合料中智能颗粒传感器模拟球的角位移、角速度和角加速度，获
得智能颗粒传感器模拟球在旋转压实离散元模型中在k
th
时步的转动状态量；步骤3.2，将智能颗粒传感器测量值导入旋转压实离散元模型中；步骤3.3，计算智能颗粒传感器测量值与旋转压实离散元模型中智能颗粒传感器模拟球结果之间的差值：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，黄海，沈士蕙，王茜茹，国廷玉，谢逸超，孟腾飞，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：