基于ct扫描试验及数字图像处理的混凝土宏细观建模研究

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1、2014年第11期（总第301期）混凝土理论研究Number11in2014（TotalNo.301）ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2014.11.007基于CT扫描试验及数字图像处理的混凝土宏细观建模研究王梦蔚，卢广达，黄丹（河海大学力学与材料学院，江苏南京210098）摘要：混凝土的宏观性能指标与内部细观结构紧密相关，探寻混凝土细观结构参数与宏观性能指标及其破坏特性之间的关系一直是多领域关注的热点问题。基于CT断层扫描技术观测混凝土内部细观结构并通过数字图像处

2、理技术和提取细观参数构建宏细观结合的混凝土分析模型是近年来颇受关注的新途径。综述了目前国内外基于CT扫描与数字图像处理技术进行混凝土宏细观建模的相关研究进展，提出细观结构探测、数字图像处理以及宏细观建模的关键问题和发展方向。关键词：混凝土；数字图像处理技术；细观结构；宏细观模型中图分类号：TU528.01文献标志码：A文章编号：1002-3550（2014）11-0027-04CT-scan-baseddigitalimageprocessingtechnologyandmacro/mesoscopicmodelingforconcreteWA

3、NGMengwei，LUGuangda，HUANGDan（CollegeofMechanicsandMaterials，HohaiUniversity，Nanjing210098，China）Abstract:Macroscopiccharacteristicsofconcretearecloselycorrelatedtoitsinternalmicrostructures.Inrecentyearsmoreandmoreresearchesarefocusedontheeffectofthemicrostructuresofconcrete

4、onitsmacroscopicpropertiesandfailuremechanism.Macro/mesomodelingandanalysisbasedonCT-scanningandimageprocessingalgorithmshowedtobeapromisingwayandattractswideattention.ThelatestresearchprogressesonCT-scanbaseddigitalimageprocessingtechnologyandmacro/mesomodelingforconcretewe

5、rere-viewed，andthekeytechnologiesandpotentialmethodsinmicrostructuredetection，digitalimageprocessingalgorithmsandmulti-scalemodelingforconcretewereproposed.Keywords:concrete；digitalimageprocessingtechnology；mesostructure；macro/mesoscopicmodel型，同时通过混凝土损伤破坏全过程的CT扫描信息读取0引言和算法处理

6、来研究混凝土破坏的物理机制，具有很高的作为主要的建筑材料之一，混凝土的破坏机理以及高可行性。但在CT连续扫描、图像处理算法以及宏细观建性能混凝土的研制一直是多学科领域和工程界关注的问模三方面，都还存在一些需要突破的关键点。鉴于此，本题。为了简化分析过程，以往的研究通常忽略混凝土复杂文将近年来基于CT扫描及数字图像处理技术进行混凝的内部细观结构，将其视为宏观均匀连续的各向同性材料。土宏微观建模和分析的相关研究进展进行综述，并结合已然而，混凝土实质上是由一种不同组分构成的非均匀、不有研究，提出尚待解决的一些关键技术问题和可行的解决连续多相复合材料，

7、内部微结构的非均匀性和骨料、砂浆方法。及界面等多相组分的存在导致混凝土在宏观尺度上显示1混凝土细观结构CT扫描出不同于金属材料的拉压异性、剪胀性等各种特征以及特殊的破坏特性。近年来，随着细观力学研究的深入，相关领CT扫描技术以其分辨率高、准确反映内部结构特征域内越来越多的研究者开始探索混凝土细观结构与宏观而受到辐射成像领域的欢迎，被我国引入混凝土内部结构特性之间的关系，试图建立相应的宏细观分析模型，以指探测已有十多年。其基本原理为：CT装置中最常见的放射导高性能混凝土的研制和混凝土结构的设计与维护。源X射线可穿透非金属材料，根据不同物质对同一波

8、长X国内外大量研究表明，以CT扫描技术获取混凝土的射线吸收能力的不同，可以得到X射线的衰减程度与物体细观结构，再通过数字图像处理技术和相关算法获得CT