[发明专利]一种沥青混凝土复介电常数确定方法

权利要求书

1.一种沥青混凝土复介电常数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过骨料数据库，在离散元软件中，按照级配生成沥青混凝土模型；步骤1中，具体包括：

1.1随机从现有三维骨料模型库，选择N个骨料模型，并依次从GL-1编号至GL-N；

1.2通过PFC 3D软件，将已经完成编号的三维骨料模型的stl文件依次导入，生成模板clump；

1.3将沥青混凝土视为粗骨料、沥青混凝土基质、空气和水四种组分组成的，在离散元软件中通过代码编程，先生成一个长为C₁、宽为K₁、高为H₁的长方体，在长方体内，按照沥青混凝土的级配和油石比，生成粗骨料球；

1.4采用直径等效法，利用步骤1.2生成的模板clump，等体积将步骤1.3所有粗骨料球随机用各种模板clump替换，生成粗骨料clump，粗骨料clump设置在步骤1.3生成的长方体内，步骤1.3生成的长方体中除粗骨料clump外的部分设为沥青混凝土基质、空气和水组成的混合物；

步骤2：采用重整化的方法，将沥青混凝土模型分为基质、粗骨料、空气和水，并生成文档；步骤2中具体包括：

2.1在步骤1生成的长方体的空间范围内，生成大小相同且直径小于等于1mm的小球，均匀排列，填满整个空间区域；

2.2通过代码判断，小球的形心坐标位于粗骨料clump中还是位于沥青混凝土基质、空气和水组成的混合物中，并根据小球形心坐标的位置对小球设置分组类别；

步骤2.2中，将形心坐标位于粗骨料clump中的小球的分组类别设置为guliao，将形心坐标位于沥青混凝土基质、空气和水组成的混合物中的小球的分组类别设置为jizhi；

2.3删除所有的骨料clump，只保留均布的小球；

2.4通过代码将分组类别属于沥青混凝土基质、空气和水组成的混合物的小球，随机调整分组类别为空气和水，使分组类别为空气和水的小球占总小球的比例分别满足沥青混凝土空隙率和含水率要求；

步骤2.4中，通过MATLAB代码，在小球分组类别为jizhi的小球中，随机选择小球，将分组类别改为kongxi和shui，使得空隙率和含水率达到沥青混凝土级配要求；

2.5将所有小球的形心坐标和小球分组类别输出为txt文档；

步骤3：在电磁仿真软件中建立电磁波频域模型，构建三维几何，并导入步骤2最终生成的文档，然后对三维几何形成的联合体进行布尔运算；

步骤3具体包括：

3.1打开COMSOL Multiphysics软件，选择模型向导，选择三维模型，选择电磁波、频域，研究选择频域，进行构建；

3.2在COMSOL Multiphysics软件中，选择几何，依次构建长C₁、宽为K₁、高分别为H₃、H₂、H₁、H₂、H₃的相接的五个长方体；

3.3将模型最上方和最下方的长方体，在组件定义中将属性设置为完美匹配层，并在几何中命名为PML1、PML2；

3.4将中间高为H₁的长方体在几何中命名为细观沥青混凝土，剩余两个高为H₂的长方体在几何中命名为空气1、空气2；

3.5调用COMSOL Multiphysics和MATLAB联合仿真接口，通过代码导入步骤2生成的txt文档，并通过代码对形心坐标进行转换；

3.6在细观沥青混凝土长方体内根据转换后的坐标，选择形心坐标位于粗骨料clump中的小球，利用小球导出的坐标信息依次构建边长为小球直径的立方体，将该部分几何即所有形心坐标位于粗骨料clump中的小球构建的边长为小球直径的立方体形成的几何命名为粗骨料；

3.7在细观沥青混凝土长方体内根据转换后的坐标，选择分组类别为kongxi的小球，利用小球导出的坐标信息依次构建边长为小球直径的立方体，将该部分几何即所有分组类别为kongxi的小球构建的边长为小球直径的立方体形成的几何命名为空隙；

3.8在细观沥青混凝土长方体内根据转换后的坐标，选择分组类别为shui的小球，利用小球导出的坐标信息依次构建边长为小球直径的立方体，将该部分几何即所有分组类别为shui的小球构建的边长为小球直径的立方体形成的几何命名为水；

3.9将几何PML1、PML2、空气1、空气2、细观沥青混凝土、粗骨料、水和空隙形成联合体，进行布尔运算；

步骤4：对电磁波频域模型中的不同材料分别设置材料属性，并将材料属性分别赋予对应的三维几何；电磁波频域模型中的不同材料包括基质、粗骨料、空气和水；

步骤5：对电磁波频域模型设置电磁波端口及边界条件；

步骤6：对电磁波频域模型进行网格划分；

步骤7：在有限元软件中设置对电磁波频域模型的研究的求解器起始频率、停止频率和步长；

步骤8：在有限元软件中对电磁波频域模型的研究进行计算，得到S参数随频率变化的曲线图，输出S参数的复数形式；

步骤9：利用MATLAB编程代码，根据步骤8得到的S参数反算沥青混凝土的复介电常数。