[发明专利]一种沥青混合料三维细观结构建模方法

权利要求书

1.一种沥青混合料三维细观结构建模方法，其特征在于：包括以下步骤

S1、确定建模的沥青混合料试件的形状和尺寸，建立沥青混合料试件的边界，去除掉沥青混合料试件的边界顶面，建立沥青混合料试件的压板，压板设置于沥青混合料试件的正上方；

S2、确定沥青混合料试件的级配曲线、集料的体积份数以及细集料的尺寸，且计算每一档粗骨料的目标体积；

S3、在沥青混合料试件的边界内随机生成粗骨料颗粒，生成的每一档粗骨料颗粒的总体积等于自身目标体积后不再生成新的粗骨料颗粒，存储每一个生成的粗骨料颗粒形心的全局坐标以及顶点的局部坐标；

S4、设定沥青混合料建模的总时间，将总时间划分为步长相等的子时间步，子时间步的步长为△t；设定压板沿竖直方向进行周期性的上下移动，压板下降的最低高度设为与沥青混合料试件的高度相等；将所有粗骨料颗粒、沥青混合料试件的边界以及压板视为刚体，按照时间顺序基于刚体动力学碰撞响应依次计算每个子时间步结束后粗骨料颗粒形心的全局坐标以及顶点的局部坐标；以最后一个子时间步结束后的粗骨料颗粒作为沥青混合料试件的粗骨料模型；

S5、设定空隙率，以沥青混合料试件的粗骨料模型为基准，沿着每一个粗骨料颗粒的形心等厚度的进行膨胀，计算沥青混合料试件剩余的空间体积份数，当沥青混合料试件剩余的空间体积份数与沥青混合料试件的空隙率相同时停止膨胀，膨胀的区域为沥青砂浆，沥青混合料试件最终剩余空间的区域为空隙。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料三维细观结构建模方法，其特征在于：所属步骤S2中，通过下式计算每一档粗骨料的目标体积，

其中，V_agg表示粗骨料的目标体积，P_u表示粗集料的筛孔上限的通过率，P_d表示粗集料的筛孔下限的通过率，V表示试件的体积，C_agg表示集料的体积份数。

3.根据权利要求1所述的一种沥青混合料三维细观结构建模方法，其特征在于：所属步骤S3中，粗骨料颗粒的随机生成包括以下步骤

S3.1、生成正二十面体，正二十面体的顶点到其形心的距离满足下式，

式中，d_下表示实际粗骨料颗粒筛孔的下限，d_上表示实际粗骨料颗粒筛孔的上限，d表示正二十面体的顶点到其形心的距离；

S3.2、对正二十面体的每个边进行二等分，处在正二十面体一个面上的等分点通过直线连接，将二等分所产生的点到正二十面体形心的距离设置为d，将正二十面体转变为棱角球；

S3.3、以棱角球各个顶点为中心，随机波动每个顶点坐标以生成新的顶点，新生成的顶点与原来顶点的距离不超过d/2，形成凹凸面体；

S3.4、删去所有的原有顶点，留下新生成的顶点，计算出新生成的顶点组成的最小凸包的凸面体；

S3.5、随机在空间任意一个方向，拉伸凸面体，拉伸倍数取决于粗骨料颗粒的长细比的大小，形成粗骨料颗粒。

4.根据权利要求3所述的一种沥青混合料三维细观结构建模方法，其特征在于：所述步骤S3中，生成的粗骨料颗粒顶点的局部坐标的原点为粗骨料颗粒的形心。