[发明专利]一种沥青混凝土复介电常数确定方法

说明书

一种沥青混凝土复介电常数确定方法，包括以下步骤：1：通过骨料数据库，在离散元软件中，按级配生成沥青混凝土模型；2：采用重整化的方法，将模型分为基质、粗骨料、空气和水，并生成文档；3：在电磁仿真软件中建立电磁波频域模型，构建三维几何，并导入文档，然后对几何联合体进行布尔运算；4：对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；5：对模型设置电磁波端口及边界条件；6：对模型进行网格划分；7：设置研究的求解器起始频率、停止频率和步长；8：对研究进行计算，得到S参数随频率变化的曲线图，输出S参数的复数形式；9：根据S参数反算沥青混凝土的复介电常数。

技术领域

本发明属于道路工程分析技术领域，具体涉及到一种沥青混凝土复介电常数确定方法。

背景技术

微波加热是电磁能量以波的形式渗透到介质内部，使介质损耗而发热，不需要经过传导，并且不需要高温介质来传热。沥青混凝土作为一种非磁性材料，对微波能量耦合能力的强弱由它的介电常数决定。在探地雷达正演模拟和反演成像时，通常假设其背景介质和目标体的物性参数是均勾分布的，但是实际上各组成物质的介电特性不同、体积占比不等、颗粒形状、分布形态各异。为了提高道路养护过程中微波能量利用效率，提高探地雷达的检测的效率和准确度，从细观结构出发，研究沥青混凝土的复介电常数，是一种必然趋势。

因此，需要设计一种沥青混凝土复介电常数确定方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青混凝土复介电常数确定方法，以解决背景技术中提出的在道路养护过程中，由于沥青混凝土内部的各组成物质的介电特性不同、体积占比不等、颗粒形状、分布形态各异，而导致影响道路养护过程中微波能量利用效率，以及影响探地雷达检测的效率和准确度的问题。

本发明的技术方案是，

一种沥青混凝土复介电常数确定方法，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；

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。

在一种具体的实施方式中，所述步骤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；