基于粗集料形状特征的沥青混合料三维数字试件生成-高磊.pdf

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1、第G21 G22卷第G21期G23 G24 G25 G22年G22月G26东南大学学报G21自然科学版G22G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G22 G28 G29 G22 G23 G2A G2B G2C G26 G29 G2A G23 G25 G2DG2E G2C G24 G29 G2DG2A G2F G21 G25 G30 G31G32 G33G30 G34 G29 G35 G36G37 G38 G35 G37 G2C G39 G36G31G36G3A G38 G22G26G2E G3A G34G3B G21 G22 G25 G3A G3B G21G21 G32 G3

2、4G3C G23 G24 G25 G22G3D G22 G2D G23 G25 G24 G3B G27 G28 G29 G28 G3E G3FG3B G36G40 G40 G38 G3B G25 G24 G24 G25 G2A G24 G2B G24 G2B G3B G23 G24 G25 G22 G3B G24 G21 G3B G24 G23 G2B基于粗集料形状特征的沥青混合料三维数字试件生成高G26磊G26解建光G26吴成浩G26陈G26涛G21南京航空航天大学航空宇航学院G24南京G23 G25 G24 G24 G25 G29 G22摘要G23为了准确地模拟沥青混合料相关试验G24节省

3、集料和试验设备等方面的成本G24通过离散单元法模拟生成沥青混合料三维数字试件G3B采用中心球扩散方法构建出粗集料的扁平比与棱角性G24通过调节不同粗集料模型的百分比来获得和实际相近的粗集料形状组合G24并用一定质量的虚拟粗集料G28 G35 G34G32 G42 G52 G29球体块取代同样质量的等效球体来表征粗集料级配特征G24通过删除砂浆球体单元来模拟出空隙率特征G24最终建立沥青混合料三维离散元模型G3B研究表明G24沥青混合料三维数字试件可以很好地模拟粗集料的三维空间形状G24准确表征粗集料的扁平比与棱角性特性G24同时能够精确显示粗集料的级配特点与空隙分布G24达到以虚拟试件代替真实

4、试件进行试验的目的G3B关键词G23沥青混合料G26三维数字试件G26离散单元法G26粗集料中图分类号G23 G23 G21 G25 G21 G26 G26文献标志码G23 G26 G26 G26文章编号G23 G25 G24 G24 G25 G2A G24 G2B G24 G2B G21 G23 G24 G25 G22 G22 G24 G21 G48G24 G22 G28 G27 G48G24 G29G58 G27 G2F G27 G24 G2B G2AG33G25 G2F G25 G30 G2AG32 G24 G27 G27 G53 G28 G33G22 G27 G2F G29 G33G2

5、5 G2F G2B G4A G28 G33G34 G33G2AG2B G4A G29 G23 G27 G2C G33G22 G27 G2F G25 G30 G2B G29 G23 G32 G2B G4AG2A G22 G33G5F G2AG2E G24 G27G36 G2B G29 G27 G28 G25 G2F G2C G25 G2B G24 G29 G27 G2B G34 G34 G24 G27 G34 G2B G2AG27 G29 G32 G2B G23 G27 G2C G32 G2B G24 G2B G2C G2AG27 G24 G33G29 G2AG33G2C G29G57 G30

6、G3A G27 G37 G36G26 G56 G36G37 G21 G36G30 G38 G4B G32 G30 G38 G4B G26 G4C G32 G44 G4A G37 G38 G4B G4A G30 G3A G26 G44 G4A G37 G38 G2A G30 G3AG21 G44 G3A G34G34G37 G4B G37 G3A G41 G26 G37 G33G3A G40 G52 G30 G35 G37 G2C G38 G4B G36G38 G37 G37 G33G36G38 G4B G24 G25 G30 G38 G3FG36G38 G4B G23 G38 G36G51 G

7、37 G33G40 G36G31G3C G3A G41 G26 G37 G33G3A G38 G30 G32 G31G36G35 G40 G30 G38 G39 G26 G40 G31G33G3A G38 G30 G32 G31G36G35 G40 G24 G25 G30 G38 G3FG36G38 G4B G23 G25 G24 G24 G25 G29 G24 G44 G4A G36G38 G30 G22G35 G36 G29 G2AG24 G2B G2C G2A G23 G28 G3A G33 G31G4A G37 G52 G32 G33G52 G3A G40 G37 G3A G41 G3

8、0 G35 G35 G32 G33G30 G31G37 G40 G36G42 G32 G34G30 G31G36G3A G38 G40 G3A G41 G31G4A G37 G30 G40 G52 G4A G30 G34G31 G42 G36G43 G31G32 G33G37 G31G37 G40 G31G40 G30 G38 G39 G40 G30 G51 G36G38 G4B G35 G3A G40 G31G40 G36G38 G30 G4B G48G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G35 G3A G38 G40 G32 G42 G52 G31G36G3A G38 G30

9、 G38 G39 G31G37 G40 G31G36G38 G4B G37 G58 G32 G36G52 G42 G37 G38 G31G40 G24 G30 G31G4A G33G37 G37 G48G39 G36G42 G37 G38 G40 G36G3A G38 G30 G34 G39 G36G4B G36G31G30 G34 G40 G52 G37 G35 G36G42 G37 G38 G3A G41 G30 G40 G52 G4A G30 G34G31 G42 G36G43 G31G32 G33G37G4F G30 G40 G40 G36G42 G32 G34G30 G31G37 G

10、39 G4E G3C G31G4A G37 G39 G36G40 G35 G33G37 G31G37 G37 G34G37 G42 G37 G38 G31 G42 G37 G31G4A G3A G39 G3B G2A G4A G37 G41G34G30 G31G38 G37 G40 G40 G30 G38 G39 G30 G38 G4B G32 G34G30 G33G36G31G3C G4F G37 G33G37 G40 G36G42 G32 G34G30 G31G37 G39 G4E G3C G31G4A G37 G39 G36G41G48G41G32 G40 G36G3A G38 G42

11、G37 G31G4A G3A G39 G4E G30 G40 G37 G39 G3A G38 G30 G35 G37 G38 G31G33G30 G34 G40 G52 G4A G37 G33G37 G3B G2A G4A G37 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G40 G4A G30 G52 G37 G35 G3A G42 G4E G36G38 G30 G31G36G3A G38 G40 G4F G4A G36G35 G4A G30 G33G37 G35 G34G3A G40 G37 G31G3AG31G4A

12、G37 G41G30 G35 G31 G4F G37 G33G37 G3A G4E G31G30 G36G38 G37 G39 G4E G3C G30 G39 G3FG32 G40 G31G36G38 G4B G52 G37 G33G35 G37 G38 G31G30 G4B G37 G3A G41 G39 G36G41G41G37 G33G37 G38 G31 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G42 G3A G39 G37 G34G40 G3B G2A G3A G40 G36G42 G32 G34G30 G31

13、G37 G31G4A G37G4B G33G30 G39 G30 G31G36G3A G38 G35 G4A G30 G33G30 G35 G31G37 G33G36G40 G31G36G35 G40 G3A G41 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G24 G30 G35 G37 G33G31G30 G36G38 G58 G32 G30 G34G36G31G3C G3A G41 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G28 G35 G34

14、G32 G42 G52 G29 G4F G30 G40G32 G40 G37 G39 G31G3A G33G37 G52 G34G30 G35 G37 G31G4A G37 G37 G58 G32 G36G51 G30 G34G37 G38 G31 G40 G52 G4A G37 G33G37 G3A G41 G31G4A G37 G40 G30 G42 G37 G42 G30 G40 G40 G3B G2A G4A G37 G51 G3A G36G39 G41G33G30 G35 G31G36G3A G38 G4F G30 G40 G40 G36G42 G32 G34G30 G31G37 G

15、39 G4E G3C G33G37 G42 G3A G48G51 G36G38 G4B G31G4A G37 G32 G38 G36G31 G3A G41 G42 G3A G33G31G30 G33 G40 G52 G4A G37 G33G37 G3B G2A G4A G32 G40 G24 G31G4A G37 G31G4A G33G37 G37 G48G39 G36G42 G37 G38 G40 G36G3A G38 G30 G34 G39 G36G40 G35 G33G37 G31G37 G37 G34G37 G42 G37 G38 G31 G42 G3A G39 G37 G34 G3A

16、 G41 G30 G40 G52 G4A G30 G34G31 G42 G36G43 G48G31G32 G33G37 G4F G30 G40 G37 G40 G31G30 G4E G34G36G40 G4A G37 G39 G3B G2A G4A G37 G33G37 G40 G32 G34G31G40 G40 G4A G3A G4F G31G4A G30 G31 G31G4A G37 G31G4A G33G37 G37 G48G39 G36G42 G37 G38 G40 G36G3A G38 G30 G34 G39 G36G4B G36G31G30 G34 G40 G52 G37 G35

17、G36G42 G37 G38 G35 G30 G38 G30 G35 G35 G32 G33G30 G31G37 G34G3CG40 G36G42 G32 G34G30 G31G37 G31G4A G37 G31G4A G33G37 G37 G48G39 G36G42 G37 G38 G40 G36G3A G38 G30 G34 G40 G4A G30 G52 G37 G3A G41 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37 G24 G30 G38 G39 G33G37 G41G34G37 G35 G31 G31G4A G

18、37 G41G37 G30 G31G32 G33G37 G40 G3A G41 G31G4A G37 G41G34G30 G31G38 G37 G40 G40 G30 G38 G39G30 G38 G4B G32 G34G30 G33G36G31G3C G4F G37 G34G34G3B G50 G37 G30 G38 G4F G4A G36G34G37 G24 G31G4A G37 G4B G33G30 G39 G30 G31G36G3A G38 G35 G4A G30 G33G30 G35 G31G37 G33G36G40 G31G36G35 G40 G30 G38 G39 G31G4A

19、G37 G51 G3A G36G39 G39 G36G40 G31G33G36G4E G32 G31G36G3A G38 G3A G41 G35 G3A G30 G33G40 G37 G30 G4B G4B G33G37 G48G4B G30 G31G37 G35 G30 G38 G4E G37 G52 G33G37 G35 G36G40 G37 G34G3C G39 G36G40 G52 G34G30 G3C G37 G39 G3B G2A G4A G37 G33G37 G41G3A G33G37 G24 G31G4A G37 G51 G36G33G31G32 G30 G34 G40 G52

20、 G37 G35 G36G42 G37 G38 G35 G30 G38 G33G37 G52 G34G30 G35 G37 G31G4A G37 G33G37 G30 G34 G40 G52 G37 G35 G36G42 G37 G38 G41G3A G33G31G37 G40 G31G36G38 G4B G3BG37 G27 G38 G39 G25 G24 G28 G29 G23 G30 G40 G52 G4A G30 G34G31 G42 G36G43 G31G32 G33G37 G26 G31G4A G33G37 G37 G48G39 G36G42 G37 G38 G40 G36G3A

21、G38 G30 G34 G39 G36G4B G36G31G30 G34 G40 G52 G37 G35 G36G42 G37 G38 G26 G39 G36G40 G35 G33G37 G31G37 G37 G34G37 G42 G37 G38 G31 G42 G37 G31G4A G3A G39 G26 G35 G3A G30 G33G40 G37G30 G4B G4B G33G37 G4B G30 G31G37收稿日期G23 G23 G24 G25 G22 G48G24 G25 G48G25 G24 G3B G26作者简介G23高磊G21 G25 G28 G2D G2D G27 G22

22、G24男G24博士G24讲师G26解建光G21联系人G22 G24男G24博士G24教授G24 G43 G36G37 G3FG4B G2E G38 G32 G30 G30 G3B G37 G39 G32 G3B G35 G38 G3B基金项目G23国家科技支撑计划资助项目G21 G23 G24 G25 G2B G55 G26 G27 G24 G23 G55 G24 G23 G22 G25江苏省重点研发计划资助项目G21 G55 G2C G23 G24 G25 G2B G27 G21 G28 G22 G3B引用本文G23高磊G24解建光G24吴成浩G24等G3B基于粗集料形状特征的沥青混合料三维

23、数字试件生成G2A G21 G2B G3B东南大学学报G21自然科学版G22 G24 G23 G24 G25 G22 G24 G21 G22 G21 G21 G22 G23G22 G28 G27 G22 G28 G2D G3B G3D G22 G2D G23 G25 G24 G3B G27 G28 G29 G28 G3E G3FG3B G36G40 G40 G38 G3B G25 G24 G24 G25 G2A G24 G2B G24 G2B G3B G23 G24 G25 G22 G3B G24 G21 G3B G24 G23 G2B G3BG26 G26在评价沥青混合料的性能时G24需要制

24、备沥青混合料试件进行试验研究G24但由于条件限制G24试验通常需要消耗较大的时间和经济成本G3B近年来G24随着计算机技术的发展G24通过计算机方法模拟不同试件的细观结构已经得到了很多应用G24杜群乐等G2A G25 G2B进行了二维数字试件的骨料模型分析G24很多学者构建万方数据出了沥青混合料的细观结构模型G2A G23 G27 G2BG3B可以发现G24模拟试件和真实试件的试验结果具有很好的一致性G24同时模拟试件也可以避免真实试件中单体差异对于试验结果的影响G3B沥青混合料的三维数字试件生成方法一般有G23种G23 G23将G44 G2A扫描的沥青混合料三维空间结构直接导入G47 G28

25、 G44 G27 G3D软件G26 G24通过分析沥青混合料的G44 G2A扫描图像G24构建能够体现沥青混合料的细观结构特征的三维数字试件G3B第G25种方法虽然简单G24但由于技术尚未成熟G24重构效果较差G2A G21 G2BG3B第G23种方法可行性较好G24近几年得到一定发展G24实际的重构与模拟效果也较好G2A G2B G2D G2BG3B因此G24本文将考虑沥青混合料的粗集料三维空间形状G21扁平比G25棱角性G22 G25粗集料级配特征G25空隙大小及分布特征等G24在G47 G28 G44 G27 G3D软件中编写G28 G36G40 G4A语言G24生成具有三维空间形状与级

26、配特征的粗集料G24删除沥青砂浆中的单元G24获得具有大小和分布特征的空隙G24从而构建沥青混合料的三维数字试件G3B研究成果对于节省试验成本及研究其他细观结构数字试件具有重要意义G3BG3A G3B离散单元法离散单元法G21 G3D G2C G50 G22由G44 G32 G38 G39 G30 G34G34等G2A G28 G25 G24 G2B于G25 G28 G22 G25年首次提出G3B G23 G24 G24 G25年G24 G55 G32 G31G31G34G30 G33等G2A G25 G25 G2B最早将离散单元法引入沥青混合料的力学性能研究G24以沥青混合料的细观结构为依据

27、建立离散单元的颗粒流模型G24这种模型能够解决计算过程中不断变化的颗粒接触问题G24从而模拟沥青混合料的大变形和开裂问题G3B离散单元法将研究对象划分为一个个相互独立的单元G24根据单元之间的相互作用和牛顿运动方程G24采用动态松弛法或静态松弛法等迭代方法进行循环迭代计算G2A G25 G23 G2BG3B首先G24假定选取的时间步长足够小G24使得在一个单独的时间步长内G24除了与选定单元直接接触的单元G24其他任何单元的扰动都不能影响该选定单元G26在任意的时间步长内G24选定单元的速度与加速度恒定G3B因此G24在任意时刻G24离散单元所受到的作用力只取决于该单元本身以及与之直接接触的其

28、他单元G3B然后G24确定在每一个时间步长所有单元的受力及位移G24从而更新所有单元的位置G24通过对每个单元的细观运动进行跟踪计算G24即可以得到整个研究对象的宏观运动规律G3B其中G24动态松弛法是采用带有阻尼项的动态平衡方程G24利用有限差分法进行迭代求解的方法G3B本文采用动态松弛法进行计算G24相对简便G24且适用于非线性问题的求解G3BG3C G3B粗集料颗粒模型构建G3C G4B G3A G3B粗集料三维空间形状构建粗集料三维空间形状的描述主要有扁平比G21 G28 G2C G24 G22 G25棱角性G21 G26 G2D G22以及表面纹理G21 G29 G2A G2D G2

29、2 G27个指标G24它们分别在从大到小的尺度上表征了粗集料的形状特点G3B在G47 G28 G44 G27 G3D软件中构建粗集料颗粒的三维空间形状一般只考虑其扁平比与棱角性的大小G3B根据文献G2A G25 G27 G25 G21 G2B G24本文采用基于中心球扩散方法的粗集料构建模型G24所有粗集料模型均由G47 G28 G44 G27 G3D程序中的G28 G40 G52 G4A G37 G33G37 G35 G34G32 G42 G52 G29组成G3B图G25为粗集料单元生成方向示意图G3B图G3A G3B粗集料单元生成方向示意图如图G25所示G24在任意空间结构内G24假设中心

30、点向外的扩展方向只有以该点为中心的立方体的G2D个顶点连线以及与立方体的G29个面垂直的方向G24即G25 G21个可能的扩展方向G3B在构建粗集料模型时G24首先在中心点处生成半径为G51G25的主球体G24然后在G25 G21个可能扩展方向上随机选择一些方向生成半径为G51G23相对较小的球G24依此类推G24通过主球与所有小球构成的G28 G40 G52 G4A G37 G33G37 G35 G34G32 G42 G52 G29构建出粗集料的扁平比与棱角性G3B图G23为粗集料单元构成方法示意图G3B图G3C G3B粗集料单元构成方法示意图从图G23中可看出G24球体的具体扩散规则如下G

31、23在中心主球体的G25 G21个可能扩展路径上随机选择G29条路径生成新的球体G24新球体中心位置距离主球体中心的距离G47G25为主球体半径G51G25的G25 G3EG23 G3B而新球体的半径G51G23由G23个球体切线与G23个球体中心点连线之间的角度G24和主球体半径G51G25共同确定G24具体计算方法如下G23G21G28G22东南大学学报G21自然科学版G22 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26第G21 G22卷万方数据G47G25G2F G24 G3B G2B G51G25G21 G25 G22G51G2

32、3G2F G51G25G2A G24 G3B G2B G51G25G40 G36G38 G24 G21 G23 G22然后G24将已生成的球体看作主球体G24根据式G21 G25 G22 G25 G21 G23 G22继续生成新的球体G24在扩散过程中球的半径会逐渐变小G24当新生成球体的半径小于一定值G21 G51G35 G31G33G22时扩散停止G3B在粗集料构建过程中G24为增加粗集料形状的多样性G24本文设定G51G35 G31G33的大小在G24 G3B G27 G51G25G34 G24 G3B G29 G51G25之间随机变动G24而角度G24在G27 G24 G60 G34G

33、2B G24 G60范围内随机变化G3B在G47 G28 G44 G27 G3D程序中G24具体实施时G24首先按照上述方法生成G2B G24种粗集料G24然后对这G2B G24种粗集料的形状特征G21扁平比和棱角性指数G22进行分析G3B最终G24通过调节不同粗集料模型的百分数来获得和实际相近的粗集料形状组合G2A G25 G2B G2BG3B本文所挑选的G25 G24个不同三维空间形状的粗集料模型及投影轮廓如图G27所示G3B确定的不同粗集料模型的比例如表G25所示G3B图G3F G3B不同三维空间形状的粗集料模型及投影轮廓表G3A G3B三维数字试件中不同粗集料模型的比例粗集料模型G25

34、 G23 G27 G21 G2B G29 G22 G2D G28 G25 G24百分数G3E G46 G25 G2B G23 G24 G2B G25 G2B G2D G29 G2D G29 G21 G25 G27G26 G26在三维数字试件中G24粗集料的长轴倾角通过追踪粗集料长轴的方向来确定G3B如图G21所示G24在粗集料模型的长轴上附加G23个小球作为追踪器G24这G23个小球大小约为集料中其他小球体积的G25 G46 G3BG21 G30 G22原集料颗粒G26 G26G21 G4E G22附加追踪器的颗粒图G40 G3B粗集料长轴倾角追踪示意图G3C G4B G3C G3B粗集料级配

35、特征模拟在进行粗集料级配特征模拟时G24除了要考虑单个集料颗粒的三维空间形状G24还需要考虑所有粗集料的级配分布G24因此G24需要在沥青混合料的三维数字试件中构建出能够模拟实际级配曲线的粗集料G3B在G47 G28 G44 G27 G3D程序中G24为了表征级配特征G24投放粗集料的基本思路是根据沥青混合料的级配曲线将一定质量的粗集料G28 G35 G34G32 G42 G52 G29投放在一定的空间内G24取代同样质量的等效球体G3B考虑到G26 G44 G48G23 G24混合料是沥青混合料中最常用的级配形式G24因此采用中粒式G26 G44 G48G23 G24级配G3B研究G26 G

36、44 G48G23 G24混合料中粗集料的G2B种不同粒径区间G21 G23 G3B G27 G29 G34 G21 G3B G22 G2B G42 G42 G24 G21 G3B G22 G2B G34 G28 G3B G2BG42 G42 G24 G28 G3B G2B G34 G25 G27 G3B G23 G42 G42 G24 G25 G27 G3B G23 G34 G25 G28 G3B G24 G42 G42 G24 G25 G28 G34 G23 G29 G3B G2BG42 G42 G22 G24提出了模拟粗集料级配特征的构建过程G23G23根据G26 G44 G48G23

37、G24混合料的G44 G2A扫描图像G2A G25 G2B G2BG24计算G26 G44 G48G23 G24混合料中粗集料的总体积以及不同粒径档的粗集料体积G3BG24采用等效体积法估算各粒径区间粗集料的数量G24在G47 G28 G44 G27 G3D程序中生成等数量的球体G24设定球体的大小在各档粒径上下限范围内随机分布G3B图G2BG21 G30 G22 G34 G21 G41 G22显示了G47 G28 G44 G27 G3D模型中不同粒径等效球体的生成过程G3BG25计算G47 G28 G44 G27 G3D中生成的不同粒径等效球体G21 G30 G22 G25 G28 G3B

38、G24 G34 G23 G29 G3B G2B G42 G42粒径G26 G26G21 G4E G22 G25 G27 G3B G23 G34 G25 G28 G3B G24 G42 G42粒径G21 G35 G22 G28 G3B G2B G34 G25 G27 G3B G23 G42 G42粒径G26 G26G21 G39 G22 G21 G3B G22 G2B G34 G28 G3B G2B G42 G42粒径G21 G37 G22 G23 G3B G27 G29 G34 G21 G3B G22 G2B G42 G42粒径G26 G26G21 G41 G22 G23 G3B G27 G2

39、9 G34 G23 G29 G3B G2B G42 G42粒径图G42 G3B G59 G47 G31 G3F G48模型中不同粒径等效球体的生成G2BG28G22第G21期高磊G24等G23基于粗集料形状特征的沥青混合料三维数字试件生成万方数据的总体积G24若与实际情况相差较大G24可添加或删除等效球体G26若与实际情况相差较小G24可通过缩放个别等效球体的大小G24使得球体的总体积等于粗集料的总体积G3BG29按照表G25中的不同粗集料形状模型的比例G24将G28 G35 G34G32 G42 G52 G29投放在等效球的位置G24取代原有的等效球G3B图G29 G21 G30 G22 G

40、34 G21 G41 G22显示了在G47 G28 G44 G27 G3D模型中投放不同粒径粗集料的情况G3BG21 G30 G22 G25 G28 G3B G24 G34 G23 G29 G3B G2B G42 G42粒径G26 G26G21 G4E G22 G25 G27 G3B G23 G34 G25 G28 G3B G24 G42 G42粒径G21 G35 G22 G28 G3B G2B G34 G25 G27 G3B G23 G42 G42粒径G26 G26G21 G39 G22 G21 G3B G22 G2B G34 G28 G3B G2B G42 G42粒径G21 G37 G22

41、 G23 G3B G27 G29 G34 G21 G3B G22 G2B G42 G42粒径G26 G26G21 G41 G22 G23 G3B G27 G29 G34 G23 G29 G3B G2B G42 G42粒径图G44 G3B G59 G47 G31 G3F G48模型中不同粒径粗集料的投放因此G24根据单个集料的体积与密度G24可以设定各档粗集料的质量G24从而直接控制粗集料的级配G24间接控制粗集料的体积分数G3B通过改变各档粗集料的质量比例G24就可以改变粗集料的级配G26而通过改变粗集料的总质量G24就可以改变粗集料在混合料中的体积分数G3B最终G24 G26 G44 G48

42、G23 G24混合料三维数字试件中粗集料模拟的级配特征如表G23所示G3B表G3C G3B三维数字试件粗集料模拟级配特征筛孔尺寸G3E G42 G42 G23 G29 G3B G2B G25 G28 G3B G24 G25 G27 G3B G23 G28 G3B G2B G21 G3B G22 G2B G23 G3B G27 G29通过率G3E G46 G25 G24 G24 G28 G29 G2D G2D G22 G24 G21 G28 G27 G29G3F G3B沥青砂浆及空隙率分布特征模拟在G47 G28 G44 G27 G3D程序中建立G26 G44 G48G23 G24混合料的离散单

43、元模型G24需要在上述粗集料混合物的间隙内填充粒径很小的球体单元作为沥青砂浆G3B空隙率特征的模拟主要是根据沥青混合料试件中的空隙大小和分布G24删除砂浆球体单元G24从而确定空隙在G26 G44 G48G23 G24混合料三维数字试件中的位置与大小G3B根据G26 G44 G48G23 G24混合料的G44 G2A扫描断层图像的分析结果G24空隙直径分布在G24 G3B G25 G34 G25 G24 G42 G42的范围内G24表征空隙大小分布的空隙G28级配G29服从G4C G37 G36G4E G32 G34G34分布模型G2A G25 G29 G2BG24因此G24通过离散单元模型能

44、较好地模拟出空隙在试件高度分布上的不均匀性G3B图G22为G47 G28 G44 G27 G3D模型中G26 G44 G48G23 G24混合料空隙分布G3B其中G24沥青混合料试件的高度为G2D G24 G42 G42 G24最小单元的直径为G23 G42 G42 G24将沥青混合料三维数字试件分为G21 G24个高度为G23 G42 G42的层状试件G3B计算出每一层内的空隙总体积G24然后除以每一个球所占立方体空间体积得到每一层需删去的小球数量G24从而随机地删除该层中相应数量的小球G3B图G4D G3B G59 G47 G31 G3F G48模型中G35 G31 G53G3C G45混

45、合料空隙分布G40 G3B混合料三维离散元模型建立考虑了粗集料的形状G25分布G25级配特征G24以及空隙的大小G25分布特征后G24可以较准确地建立沥青混合料试件的G47 G28 G44 G27 G3D模型G24其主要步骤如下G23G23由G47 G28 G44 G27 G3D模型中的G28 G4F G30 G34G34 G29构成的G2D G24 G42 G42G36 G2D G24 G42 G42 G36 G2D G24 G42 G42立方体区域内按照矩形排列方式G24规则地生成直径为G23 G42 G42的小球G24如图G2D G21 G30 G22所示G24填满整个立方体试件G3BG

46、24根据粗集料模型构建方法G24在该立方体试件中G24投放粗集料颗粒G24如图G2D G21 G4E G22所示G24将粗集料内部的小球识别为粗集料部分G24其余小球识别为沥青砂浆部分G3B识别完毕后对混合料三维模型中粗集G29G28G22东南大学学报G21自然科学版G22 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26 G26第G21 G22卷万方数据料单元所占体积与实际情况进行对比G24以保证粗集料所占体积的准确性G3BG25根据空隙模型构建方法G24删除砂浆球体单元G24形成具有分布特征的沥青混合料空隙单元G24建立的三维数字试件的空隙率大

47、小为G2B G46 G3BG21 G30 G22规则排列小球G26 G26G21 G4E G22规则小球和集料G21 G35 G22 G26 G44 G48G23 G24混合料试件图G43 G3B G35 G31 G53G3C G45混合料试件G59 G47 G31 G3F G48模型建立过程G42 G3B结论G25 G22本文采用基于中心球扩散方法的粗集料构建模型G3B通过主球与所有小球构成的G28 G40 G52 G4A G37 G33G37G35 G34G32 G42 G52 G29构建出粗集料的扁平比与棱角性G3B再筛选出与实际测量的扁平比以及棱角性指数相近的G25 G24种粗集料G2

48、4通过调节不同粗集料模型的百分数来获得和实际相近的粗集料形状组合G3BG23 G22根据沥青混合料的级配曲线将一定质量的粗集料G28 G35 G34G32 G42 G52 G29投放在一定的空间内G24取代同样质量的等效球体G24以此来表征粗集料级配特征G3BG27 G22空隙率特征的模拟主要是根据沥青混合料试件中的空隙大小和分布G24删除砂浆球体单元G24来确定空隙在G26 G44 G48G23 G24混合料三维数字试件中的位置与大小G3BG21 G22考虑了粗集料的形状G25分布G25级配特征G24以及空隙的大小G25分布特征后G24采用离散元方法模拟生成的沥青混合料三维数字试件G24可以

49、达到准确地模拟试验过程G25节省试验成本的目的G3BG2B G22沥青混合料三维数字试件能够很好地模拟粗集料的三维空间形状G24在扁平比G25棱角性G23个指标上G24均达到预计的模拟效果G3B参考文献G21 G3E G27 G30G27 G24 G27 G2F G2C G27 G29 G22G2A G25 G2B杜群乐G24许祥顺G24徐淑云G24等G3B二维数字试件中骨料模型分析G2A G21 G2B G3B交通科技与经济G24 G23 G24 G25 G24 G24 G25 G23 G21 G23 G22 G23 G2D G23 G2D G2B G3BG3D G22 G2D G23 G25 G24 G3B G27 G28 G29 G28 G3E G3FG3B G36G40 G40 G38 G3B G25 G24 G24 G2D G48G2B G29 G28 G29 G3B G23 G24 G25 G24 G3B G24 G23 G3B G24 G23 G2B G3BG3D G32 G4D G32 G38 G34G37 G24 G56 G32 G56 G36G30 G38 G4B G40 G4A G32 G38 G24 G56 G32 G29 G4A G32 G3C G32 G38 G24 G37 G31 G30 G34G3B G2A G