基于数字图像散斑技术的纤维沥青混合料抗裂性能研究的开题报告.docx

基于数字图像散斑技术的纤维沥青混合料抗裂性能研究的开题报告
一、选题背景和意义
随着经济的快速发展，道路建设已经成为我国交通建设中不可或缺的一部分，而纤维沥青混合料因其优异的性能已经得到了广泛的应用。然而，纤维沥青混合料的使用过程中常常会出现裂纹问题，这不但会影响道路质量，还会对行车安全产生威胁。
因此，对纤维沥青混合料的抗裂性能进行研究具有重要的意义。而数字图像散斑技术是一种非常有效的实验手段，可用于纤维沥青混合料微观结构和裂纹扩展机理的研究。因此，本文拟通过数字图像散斑技术研究纤维沥青混合料的抗裂性能，为提升纤维沥青混合料抗裂性能提供理论和实验依据。
二、研究内容和方法
1.纤维沥青混合料的制备：选用不同比例的沥青和纤维进行混合，制备纤维沥青混合料。
2.数字图像散斑系统的建立：使用数字相机和激光器建立数字图像散斑系统，获取纤维沥青混合料的光学图像。
3.数字图像散斑技术分析：利用数字图像处理技术对图像进行处理，获取纤维沥青混合料的像素级应变和应力分布，研究其在加载过程中的变化规律。
4.抗裂性能测试：采用拉伸试验和剪切试验测试纤维沥青混合料的抗拉强度和剪切强度，并通过裂纹扩展实验研究裂纹在纤维沥青混合料中的扩展机制。
5.数值模拟分析：根据数字图像散斑技术分析的结果，建立纤维沥青混合料的有限元模型，进行数值模拟分析，以研究其在不同载荷下的应力分布和裂纹扩展情况。
三、研究预期成果
1.通过数字图像散斑技术对纤维沥青混合料的微观结构和应力分布进行研究，深入了解其抗裂性能。
2.通过抗裂性能测试和裂纹扩展实验探讨纤维沥青混合料在不同载荷下的裂纹扩展机制，为纤维沥青混合料的修补提供理论和实验依据。
3.建立纤维沥青混合料的有限元模型，进行数值模拟分析，预测其在不同载荷下的应力分布和裂纹扩展情况。
四、研究进展和存在问题
目前，已经制备了不同比例的纤维沥青混合料，并建立了数字图像散斑系统，可以获取纤维沥青混合料的光学图像。正在利用数字图像处理技术对图像进行分析，获取像素级应变和应力分布。存在的问题是，数字图像散斑技术需要进行数据处理和算法优化，精度和稳定性还需要进一步提高。同时，抗裂性能测试和裂纹扩展实验需要针对不同比例的纤维沥青混合料进行测试，所需时间和精力较大。在数值模拟分析中，需要考虑模型的精度和复杂度，对模型进行改进和优化。
五、研究计划和预算
1.2021/06-2021/07：进行数字图像散斑技术的数据处理和算法优化，研究纤维沥青混合料的微观结构和应力分布。
2.2021/08-2021/09：进行抗裂性能测试和裂纹扩展实验，探讨纤维沥青混合料裂纹扩展机制。
3.2021/10-2022/04：建立纤维沥青混合料的有限元模型，进行数值模拟分析，预测其在不同载荷下的应力分布和裂纹扩展情况。
4.2022/05-2022/06：编写研究结论，撰写学术论文。
5.预算：
数字图像散斑系统建设费用：5000元
纤维沥青混合料制备和测试费用：10000元
数值模拟分析费用：8000元
论文撰写和图书资料费用：2000元
六、参考文献
[1]韩杰,张红星,杨阳等.纤维沥青混合料裂纹生成机理与抗裂性能的实验研究[J].道路工程学报,2019,34(5):215-220.
[2]赵德宝,陈扬,刘鹏飞等.基于数字图像处理的研究进展和展望[J].中国图象图形学报,2019,24(1):10-23.
[3]劳艳,周立华,江俊等.纤维沥青混合料的力学性能研究[J].铁道建筑,2020,60(8):44-48.