[发明专利]一种基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法包括：

根据待研究散体材料的粒径级配确定剪切盒的尺寸，并对所述剪切盒进行改装；其中，对剪切盒进行改装包括：将所述剪切盒的前面板改装为透明面板；

将待研究散体材料装填到改装后的剪切盒中，并在改装后的剪切盒上覆盖上压板和滑动加压装置，对待研究散体材料进行散体剪切试验；

采用图像识别设备，透过改装后的剪切盒的前面板，对散体剪切试验过程中，剪切盒内所装填的待研究散体材料的剪切过程实时进行图像采集和记录；

基于记录的剪切过程图像，对待研究散体材料的剪切特性进行定量化表征。

2.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述对散体剪切试验过程中，剪切盒内所装填的待研究散体材料的剪切过程实时进行图像采集和记录，包括：

通过图像采集的方式对待研究散体材料剪切过程中剪切面颗粒的位移和旋转、剪切带的生成和演化，以及涡旋的生成和演化过程进行识别和记录。

3.如权利要求2所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述剪切特性包括：散体材料的力学特性和运动特性；其中，

所述力学特性包括：剪切强度、残余强度、内摩擦角和摩擦系数；

所述运动特性包括：剪切过程中剪切面颗粒的位移、速度、旋转、剪切带的生成与演化，以及涡旋的生成与演化。

4.如权利要求2或3所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述涡旋为散体材料速度涡旋，为剪切过程中部分颗粒速度矢量围绕某个中心呈旋转的特性。

5.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述透明面板与所述剪切盒的盒体之间为可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述待研究散体材料的粒径小于改装后的剪切盒尺寸的十分之一。

7.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述基于记录的剪切过程图像，对待研究散体材料的剪切特性进行定量化表征，包括：

处理所述图像识别设备所记录的图像的差异，分析其中的趋势走向，将图片信息数字化，进行数学建模，对所需剪切特性进行定量化表征；

将剪切面颗粒的位移、旋转、剪切带的演化和涡旋的演化与剪切位移有机结合，交叉分析剪切过程中待研究散体材料的运动特性与力学特性的内在联系。

8.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述方法还包括：

对待研究散体材料进行预处理，并将预处理后的待研究散体材料装填在改装后的剪切盒的透明面板处；其中，所述预处理包括喷漆和/或散斑；

所述剪切特性的识别包括：基于预处理后的待研究散体材料进行识别和基于待研究散体材料的轮廓进行识别。

9.如权利要求1所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述基于记录的剪切过程图像，对待研究散体材料的剪切特性进行定量化表征，包括：

针对剪切试验过程中所记录的全部图像进行系列处理，得到每种剪切特性对应的时间规律；并结合位移计所测剪切位移对剪切特性进行空间分布表征。

10.如权利要求9所述的基于图像识别的散体剪切特性演化规律研究方法，其特征在于，所述对待研究散体材料的剪切特性进行定量化表征，包括：

对散体材料位移、速度、旋转、剪切带和涡旋和力学特性进行定量化表征；

其中，所述散体材料位移、速度和旋转的定量化表征为不同位置、不同粒径的颗粒随剪切位移及其散体本身特性的定量分析；所述剪切带的定量化表征为剪切带形状、位置、生成时间、倾角随剪切位移及其散体本身特性的定量化表征；所述涡旋的定量化表征为涡旋的大小、位置、演化轨迹随剪切位移的定量化及其散体本身特性的定量化表征；所述力学特性的定量化表征为散体剪切强度、残余强度随颗粒位移、速度、旋转、剪切带及涡旋的演化的定量化表征。