概述 沥青混合料是由集料、沥青胶浆及空隙三种成分组成的非均质混合物，在荷载作用下，混合料内部的应力分布呈现非均匀性。采用连续介质力学方法研究具有非连续性特征的道路材料，难以真实地模拟其受力、变形及破坏过程。沥青路面在水平荷载与竖向荷载的综合作用下产生较大的剪应力，当混合料抗剪强度不足时，极易产生车辙、推移、拥包等剪切破坏。 本项目采用 Nano-CT 扫描设备获得制备芯样的图像数据，导入 Simpleware 软件创建与混合料内部实际空间分布一致的三维数值模型。利用有限元方法计算剪应力并分析温度的影响，通过宏观抗剪强度测定验证计算结果的合理性。 试样制备 所用 AC-13 沥青混合料级配如下表所示，胶结料采用 SK-90# 沥青，集料及矿粉均为石灰岩，沥青混合料的最佳油石比为 4.82%。首先成型为标准马歇尔试件，通过钻芯获得 20 × 20 mm的圆柱体芯样。 表1：沥青混合料级配 图像处理和模拟 采用 Xradia 410 Versa Nano-CT 设备对沥青混合料芯样进行层析扫描，将图像数据导入 Simpleware 软件进行图像处理。采用 Resample、Crop 工具调整图像分辨率和尺寸，基于灰度值使用 Otsu 自动分割工具获得集料、胶浆及空隙三个不同的相。 图1：Otsu 分割算法结果，紫色、绿色及白色区域分别代表集料、胶浆及空隙 直接对圆柱体芯样进行网格划分所得模型的单元数量将会过于庞大，需要消耗大量计算资源。同时为了保证计算结果的准确性，在芯样 10 个不同位置分别裁剪 2 × 2 × 2 mm 的立方体。在 Simpleware FE 模块选择 FE Grid 网格划分算法和生成六面体/四面体混合单元。 图2：在 Simpleware 中生成的网格模型 将由 Simpleware […]