基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法及装置
本发明涉及ct断面扫描技术以及混凝土数值模拟领域，特别涉及基于掺和不同粒径大小和掺量橡胶颗粒的超高性能混凝土的有限元模型构建方法，具体为一种基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法及装置。
背景技术：
1、在当今的建筑材料领域，混凝土作为常用的工程建筑材料，其力学性能与内部微观结构有着密切联系，而超高性能混凝土作为一些工程关键部位的结构材料，其良好的力学性能和耐久性能也同样与内部致密的微观结构相关联。传统的混凝土在某些特定环境下可能表现出脆性、易开裂等缺点，而在超高性能混凝土中掺加一些弹性集料，不仅能改善混凝土的韧性、耐久性和抗裂性，还能提高其对冲击和振动的吸收能力。
2、当前探究混凝土内部微观的方法主要有ct断面扫描、超声波、核磁共振等方法，这些方法主要针对于普通混凝土微观结构，并且得到的二维断面图像难以较为迅速有效的转变为有限元模型；另一方面，目前对有限元模型的建立多是基于随机骨料模型对混凝土材料的结构进行模拟，无法真实还原实际试样中橡胶颗粒对受荷载作用和破坏条件下所发挥的作用，且当前对超高性能混凝土内部微观结构有限元模拟以及橡胶颗粒在其中的模型构建研究较少。
技术实现思路
1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法及装置，用于实现根据真实的混凝土试件模拟出橡胶颗粒对超高性能混凝土力学加载中的影响。
2、根据本发明说明书的一方面，提供一种基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，包括：
3、获取掺和有不同粒径大小和掺量橡胶颗粒的超高性能混能土试件；
4、获取所述超高性能混能土试件的二维断面图像；
5、对所述二维断面图像进行筛选及筛选后的二值化处理；
6、对二值化处理后的图像进行橡胶颗粒边界修复，得到矢量化图像；
7、将所述矢量化图像导入有限元软件，进行有限元数值模拟。
8、作为进一步的技术方案，获取所述超高性能混能土试件的二维断面图像，包括：
9、沿着所述超高性能混能土试件z轴方向每隔预设间隔进行ct断面扫描，得到多张含有橡胶颗粒的二断面维图像；
10、对所述二断面维图像进行筛选，挑选出橡胶颗粒分布符合预期均匀度的二断面维图像。
11、作为进一步的技术方案，在得到橡胶颗粒分布符合预期均匀度的二断面维图像后，还包括：
12、将高噪声输入与低噪声输出或高噪声输入与高噪声输出配对进行图像去噪，在图像去噪结果没有达到预期时，采用noise2void算法对去噪数据进行深度模型训练，直到得到符合预期的图像去噪结果；
13、对去噪处理后的二断面维图像进行超分辨处理；
14、对超分辨处理后的二断面维图像进行图像分割，识别出不同目标的二断面维图像。
15、作为进一步的技术方案，所述方法还包括：
16、采用阈值分割法对识别出的二断面维图像进行二值化处理；
17、改变阈值界定值，比对不同阈值界定值对应的二值化图像，得到只包含混凝土基体和橡胶颗粒的二值化图像。
18、作为进一步的技术方案，对二值化处理后的图像进行橡胶颗粒边界修复，包括：
19、放大局部橡胶颗粒，连接和修正外部橡胶颗粒轮廓线，直到所有橡胶颗粒外部轮廓线均用矢量化线条代替，得到橡胶颗粒不同掺量不同粒径大小的矢量化图像。
20、作为进一步的技术方案，将所述矢量化图像导入有限元软件，进行有限元数值模拟，包括：
21、选择预设尺寸的二维实体单元，输入混凝土基体和橡胶颗粒的弹性模量和泊松比属性；
22、划分有限元尺寸，确定边界条件与荷载，进行有限元数值模拟加载。
23、根据本发明说明书的一方面，提供一种基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建装置，包括：
24、第一处理模块，用于获取掺和有不同粒径大小和掺量橡胶颗粒的超高性能混能土试件；
25、第二处理模块，用于获取所述超高性能混能土试件的二维断面图像；
26、第三处理模块，用于对所述二维断面图像进行筛选及筛选后的二值化处理；
27、第四处理模块，用于对二值化处理后的图像进行橡胶颗粒边界修复，得到矢量化图像；
28、第五处理模块，用于将所述矢量化图像导入有限元软件，进行有限元数值模拟。
29、根据本发明说明书的一方面，提供一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行所述的方法。
30、根据本发明说明书的一方面，提供一种非暂态计算机读存储介质，所述非暂态计算机读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行所述的方法。
31、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
32、本发明对超高性能混凝土内部微观结构进行有限元模拟并对橡胶颗粒在其中的模型进行构建，可以实现根据真实的混凝土试件模拟出橡胶颗粒对超高性能混凝土力学加载中的影响，真实还原实际试样中橡胶颗粒对受荷载作用和破坏条件下所发挥的作用。
技术特征：
1.基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，获取所述超高性能混能土试件的二维断面图像，包括：
3.根据权利要求2所述基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，在得到橡胶颗粒分布符合预期均匀度的二断面维图像后，还包括：
4.根据权利要求3所述基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，对二值化处理后的图像进行橡胶颗粒边界修复，包括：
6.根据权利要求1所述基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法，其特征在于，将所述矢量化图像导入有限元软件，进行有限元数值模拟，包括：
7.基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建装置，其特征在于，包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器和通信接口；其中，所述处理器、存储器和通信接口相互间进行通信；所述存储器存储有被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行权利要求1至6任一项权利要求所述的方法。
9.一种非暂态计算机读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法。
技术总结
本发明公开一种基于橡胶颗粒的超高性能混凝土有限元模型构建方法及装置，方法包括：获取掺和有不同粒径大小和掺量橡胶颗粒的超高性能混能土试件；获取所述超高性能混能土试件的二维断面图像；对所述二维断面图像进行筛选及筛选后的二值化处理；对二值化处理后的图像进行橡胶颗粒边界修复，得到矢量化图像；将所述矢量化图像导入有限元软件，进行有限元数值模拟。本发明用于实现根据真实的混凝土试件模拟出橡胶颗粒对超高性能混凝土力学加载中的影响。
技术研发人员：赵明宇,赵子瑞,朱宝双,王鹏,石海涛,丁庆军,房延凤,张高展,黄文霖,王亚辉,刘瀛
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23