(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210859983.9 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 徐永江　谭忆秋　王伟　邢超　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 岳昕 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 7/155(2017.01) (54)发明名称 沥青混合料三 维离散元模型构建方法、 存储 介质及设备 (57)摘要 沥青混合料三 维离散元模型构建方法、 存储 介质及设备， 属于沥青混合料数字化设计技术领 域。 为了解决现有的沥青混合料三维离散元模型 构建方法不能兼顾准确性与高效性的问题， 本发 明基于工业CT获取沥青混合料的切片图像， 利用 数字图像处理技术对骨料组分识别提取分割； 然 后对骨料颗粒模 型进行三维重构， 导出单科骨料 的表面网格模 型， 利用软件创建骨料颗粒模型模 板库； 然后通过随机生成算法构建指定级配类型 的骨架结构； 在骨料颗 粒间填充ball颗 粒模拟沥 青砂浆， 根据空隙率随机删除指定数量的ball模 拟空隙； 最后赋予模型相应的细 观接触参数模拟 沥青混合料的力学行为， 并将峰值载荷误差率作 为评价离散元模型准确性的指标实现三维离散 元模型构建。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115311410 A 2022.11.08 CN 115311410 A 1.一种沥青混合料三维离 散元模型构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 一、 基于工业CT对沥青混合料标准马歇尔试件进行X ‑Ray扫描， 得到沥青混合料的切片 图像； 二、 将步骤一得到的切片图像导入数字 图像处理软件当中， 利用数字 图像处理软件对 骨料组分进行提取分割； 三、 在步骤二的基础上对骨料颗粒模型进行三维重构， 导出 单科骨料的表面网格模型； 四、 将各档粒径的骨料颗粒表面网格文件导入到离散元软件中， 利用Clump算法创建骨 料颗粒模型模板， 建立骨料颗粒模型的模板库； 五、 根据马歇尔试件的体积、 级配类型、 油石比、 空隙率、 骨料密度、 沥青密度指标计算 出各档粒径骨料 的体积， 调用步骤四所构建模板库中的骨料颗粒模型， 通过随机生成算法 在指定的圆柱形墙体空间内投放指 定级配类型的骨料颗粒群， 利用循环命令消除颗粒间的 重叠量， 设置重力使骨料颗粒群 自然堆积， 最后通过对上表面墙体施加速度将骨料颗粒群 压实至指定高度形成骨架结构； 六、 利用语言程序在骨料颗粒间填充ball颗粒模拟沥青砂浆， 根据设置的空隙率随机 删除指定数量的bal l模拟空隙结构， 从而实现沥青混合料三维数字化试件的构建； 七、 对所构建的沥青混合料数字化试件赋予相应的接触模型以及细观接触参数模拟沥 青混合料的力学 行为； 八、 进行虚拟间接拉伸试验和室内宏观力学试验， 将峰值载荷误差百分率p作为离散元 模型准确性的评价指标， 若p值超过建模要求， 则对步骤七的离散元细观模型参数进行调 整， 直至误差百分率小于误差要求， 从而完成沥青混合料三维离 散元模型的构建。 2.如权利要求1所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于， 步骤二 中利用数字图像处 理软件对骨料组分进行提取分割的处 理过程如下： 首先通过非局域均值滤波、 灰度均衡化、 交互式阈值分割、 背景检测校正算法对骨料组 分进行识别提取， 然后通过分水岭分割、 形态学开操作、 填洞算法处理及三 维接触分割算法 实现粘连骨料颗粒的分割。 3.如权利要求1或2所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于， 步 骤四控制Clump算法的关键参数rati o、 distance分别设置为0.3、 15 0。 4.如权利要求3所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于， 步骤四 中构建的骨料颗粒模板数量 为100。 5.如权利要求4所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于， 步骤五 中圆柱形墙 体高度为20 0mm、 直径为101.6m m， 压实高度为6 3.5mm。 6.如权利要求5所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于步骤六 中模拟沥青砂浆的bal l颗粒半径为0.8m m。 7.如权利要求6所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于步骤七 中离散元模型参数为骨料间的刚度参数、 沥青砂浆间的刚度与粘结参数、 骨料与沥青砂浆 间的刚度和粘结参数。 8.如权利要求8所述的一种沥青混合料三维离散元模型构建方法， 其特征在于步骤八 中离散元模型建模误差要求低于10％， 则离 散元模型构建成功。 9.一种计算机存储介质， 其特征在于， 所述存储介质中存储有至少一条指令， 所述至少权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311410 A 2一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8之一所述的沥青混合料三维离散元 模型构建方法。 10.一种沥青混合料三维离散元模型构建设备， 其特征在于， 所述设备包括处理器和存 储器， 所述存储器中存储有至少一条指令， 所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现 如权利要求1至8之一所述的沥青混合料三维离 散元模型构建方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311410 A 3