基于CT圖像和改進的差分盒維數(shù)法的混凝土細觀損傷研究.pdf

1、通過混凝土CT圖像可以直觀地看出混凝土細觀損傷狀態(tài)，但是如何定量描述其損傷狀態(tài)，目前還未找到公認(rèn)、合理的方法?；炷良氂^損傷裂縫的結(jié)構(gòu)、分布和演化過程都表現(xiàn)出強烈的分形特征。本文采用分形方法來描述混凝土損傷過程，并用混凝土損傷區(qū)域的分維值D來定量描述其內(nèi)部損傷演化行為，對建立混凝土損傷本構(gòu)關(guān)系具有重要意義。
　　本文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下：
　?。?）通過CT掃描獲得了混凝土試件在單軸拉壓條件下各個斷面不同應(yīng)力階段的CT圖像

2、。利用CT圖像的二值化處理，描述了混凝土的裂紋萌生、開裂、貫通和破損的全過程。通過對混凝土損傷演化過程的分析，發(fā)現(xiàn)混凝土CT圖像中微裂紋的分布形態(tài)具有很強的分形特征。
　　（2）詳細介紹了分形維數(shù)的各種計算方法并對其適用條件進行了討論，用差分盒維數(shù)法計算得到的分形維數(shù)來描述混凝土損傷演化過程較為合適的。
　?。?）傳統(tǒng)差分盒維數(shù)法（Differential Box Counting method或DBC）的優(yōu)點是可以準(zhǔn)確、高

3、效地來估計圖像的分形維數(shù)；缺點是，盒子的高度和標(biāo)號影響覆蓋裂紋的精準(zhǔn)度。因此本文提出了一種改進的差分盒維數(shù)法方法。
　　（4）采用改進后差分盒維數(shù)法分析混凝土CT圖像中細觀裂縫的演化過程。改進后的差分盒維數(shù)法和傳統(tǒng)差分盒維數(shù)法計算得到的分形維數(shù)趨勢是一樣的。但由于改進的方法避免了傳統(tǒng)DBC方法的缺陷，如盒子不能精準(zhǔn)地覆蓋裂紋等。因此改進后的方法得到的分形維數(shù)可以更恰當(dāng)?shù)孛枋龌炷翐p傷演化過程。
　?。?）用改進后的差分盒維數(shù)

4、法得到的分形維數(shù)結(jié)果建立基于分形維數(shù)的損傷變量Dpi表達式，得到了損傷變量Dpi與混凝土損傷過程中各個應(yīng)力階段的分形維數(shù)D的關(guān)系曲線并驗證了損傷變量 Dpi的適用性。結(jié)果表明基于改進后差分盒維數(shù)法得到的分形維數(shù)建立的損傷變量與分形維數(shù)有相同的變化規(guī)律，能夠定量化描述混凝土試件損傷發(fā)展過程中各應(yīng)力階段的損傷演化程度并能很好地反映混凝土材料宏觀力學(xué)特性。
　　本文的創(chuàng)新點是首次用改進后差分盒維數(shù)法的思想來計算混凝土損傷過程中各應(yīng)力階段