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基于CT的准脆性材料三维结构重建及应用研究

于庆磊  杨天鸿  唐世斌  刘洪磊  梁正召  郑喜  贾蓬  
【摘要】:准脆性材料的结构及其细观组分的力学性质决定了材料的力学性质及破裂机制,在数值模型中尽可能准确的考虑材料的真实结构已成为了数值计算与数值模拟发展的一种趋势。该文以混凝土为研究对象,借助于先进的CT技术获取混凝土内部结构切片图像,利用数字图像处理技术实现了基于CT图像的混凝土材料结构的识别和表征,并针对CT图像具有颜色亮度不均并呈环状分布的特点,提出了环状分区与分割阈值自动识别相结合的CT图像分割算法;在此基础上,建立了基于位图矢量化理论的三维实体材料结构模型的重建方法和三维网格化材料结构模型重建方法,并将三维网格化方法建立的材料结构模型与三维岩石破裂过程分析系统RFPA3D结合进行了初步应用,对混凝土单轴压缩破裂过程进行了数值模拟。通过数值试验与物理实验结果对比发现,考虑混凝土骨料真实分布的数值实验结果与物理实验具有一定可比性,数值试验结果从得到的力学参数和破裂模式方面比较接近于物理实验结果,为深入研究混凝土、岩石、复合材料等力学特征提供了一种可行的研究思路。

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