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图像分析的颗粒形状参数描述

0 引  言 岩土体、泥沙、砾石、卵石以及粉煤灰等大量的离散颗粒单元组合体在各类工程上有着极为广泛的应用[1,2 ] 。它们一般具有随机分布的特点 ,如土体中颗粒骨架的几何特性 ,混凝土结构中骨料的排列和分布。这种不连续的几何分布特性和物理力学特性 ,对组合体的强度、变形、水力特性等有着明显的影响。这些颗粒在几何空间为各种不规则个体 ,在二维平面内则表现为各种不规则多边形。颗粒形态一方面直接影响材料的物理力学性能 ,如压实和烧结作用 ,固结和流动性能 ,粉尘流动速率 ,土体密度 ,内摩擦角和变形强度等 ;另一方面 ,在数值模拟岩土体变形和破裂强度、应力应变强度时 ,颗粒单元形态决定着模拟试验结果的精确性。如离散单元法中 ,目前还只能以圆形颗粒来代表实际材料颗粒 ,对于岩土体材料来说这显然是比较简化的模型 ;即便是椭圆 ,也仍然相对简单化。对大多数材料来说 ,多边形颗粒才接近实际[3 ] 。一般说来 ,散体结构的具体内容包括以下 ...  (本文共4页) 阅读全文>>

青岛理工大学
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基于图像分析的集料形状特征与分布特征研究

集料的几何特征可以分为轮廓形状、棱角性和表面纹理三个方面,分别反映了集料的针片度、轮廓棱角的突出程度以及集料表面的粗糙度。传统的集料形状测定实验方法多是间接测量,工作量大,方法繁琐且带有主观性。本文利用数字图像处理技术,选择粗细集料中的常用种类河砂与机制砂、花岗岩与石灰岩,对集料的二维和三维形状特征进行了系统研究与分析。主要包括四个方面的内容:提取和量化粗、细集料的形状特征参数,进行横向与纵向分布分析,并探究了分形与集料形状特征参数的相关性;首次提出了两种用于砂石图像采集的成像装置并提出了一种新型测量砂石细度模数的方法,验证了图像分析的有效性;对集料形状特征参数进行集料力学实验验证;提出一种非CT三维重建技术,并提取集料的三维形状特征参数。实验结果表明:花岗岩在9.5-13.2mm和16.0-19.0mm粒径范围容易存在针状和棱角突出的颗粒,河砂不同粒径间形状参数变化不大。不同集料之间,花岗岩在扁平度、矩形度、形状指数三个参数的...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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土体颗粒尺度效应的理论与试验研究

土体介质在复杂多变的条件下形成了以固相、液相和气相等物质为基本成分的组合物。固相物质在经历风化、搬运、沉积和冲刷等自然作用力后形成了大小差异明显的颗粒材料,包括小至微米级的黏粒、大至数十厘米以上的卵石、块石,颗粒尺度跨越了6~7个数量级。不同尺度土颗粒的无序空间排列形成了土体介质承受自身重力及外力荷载的颗粒骨架,对土体介质复杂的物理力学特性产生关键性的影响。土体的各粒径颗粒以不同的组合形成的土体微细观结构,其物理力学特性受到颗粒的尺寸、形状和级配等颗粒特征强烈的影响,呈现显著的颗粒尺度效应。为了解决传统连续介质力学无法对颗粒尺度效应现象进行解释的问题,通过建立具有多尺度特征的土体胞元模型,阐述各尺度土体颗粒相互作用的力学机理,引入刻画土体微结构特征的材料内禀长度参数,建立宏观力学性质与微观结构特征相互关联的力学模型。本文完成的理论与试验研究工作及其结论有以下几个方面:(1)通过数字图像处理技术对加强颗粒的几何特征进行测定,获得了...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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沥青混合料集料几何特性研究

沥青混合料中集料的几何特性包括形状和纹理两方面。集料的形状和表面纹理显著影响沥青混合料的路用性能,直接关系到沥青混合料的耐久性、工作和易性、抗剪切强度、抗弯拉强度、疲劳性能等。为了能够设计出具有长寿命的沥青混凝土路面,集料必须具有合理的形状和纹理特征。目前,对集料形态的研究都是从宏观上考虑,而缺乏具体的试验方法和量化指标,结果主观。为了能对集料几何特性进行快速、客观、准确的测定,本文选用不同料源产地的多种集料颗粒作为载体,采用自主研发的集料数字图像评价系统和三维光学密集点云扫描系统对各档粒径的形状纹理进行深入研究,以揭示其变化规律。文中采用形状指数、形状因子和球度分析了粗细集料的形状特征,发现玄武岩-2的形状指标要优于玄武岩-1。11种粗集料形状指数的均值在1.092-1.207之间,各集料的极值区间处于0.11-0.34,不同粗集料形状指数的波动范围为0.23;多种细集料形状因子的均值介于0.937-1.043,极值范围为0....  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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颗粒粒径和形态计算机视觉测量方法研究

颗粒作为物质存在的一种表现形式,颗粒技术已经渗透到能源,环境,化工,航天,生物学等领域的生产,科研的许多部门。颗粒的粒度和形状是颗粒的重要指标,颗粒特性和形态的测量对颗粒的技术性能和实际应用具有重大的影响。目前对颗粒的测量大多数是采用间接的方法,其测量结果因为测量方法的差异,测量所得到的颗粒粒度和形态因为测量原理的不同存在较大的差异。本文主要论述基于计算机视觉的颗粒形态的检测理论和技术,通过对颗粒表面进行恢复,得到单个颗粒的粒径和形状参数,此方法是一种比较直接的测量方法,能获得准确的颗粒粒径并能获得大量的颗粒结构信息。本文研究了显微镜连接的摄像机对颗粒进行成像重建,根据显微镜轴向工作性质,提出了单目显微镜颗粒测量的共轴立体视觉模型对颗粒形状进行重建,深入研究了共轴立体视觉模型的等高分割特性。在小孔成像模型的基础上,发展了带有非线性畸变的小孔成像模型,减低了由于实际摄像机和显微镜镜头本身带来的误差同时利用理想小孔模型情况下共轴立体...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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基于二阶矩算法的集料粒径及形状特性研究

在许多工程领域中都涉及颗粒的粒径和形状的测定和测量。粒子的形状和粒径之间存在一定的关系。在地质、冶金、农业、混凝土和骨料等工程领域中,颗粒的粒径和形状的变化较大,因此,其粒径和形状的确定是相当复杂的。合理表示颗粒粒径能反映颗粒的形状。本文研究了粒径测量方法,通过二阶矩算法确定了具有旋转不变性的集料颗粒方向包围盒,表示颗粒的粒径,同时与卡尺测量法得到的颗粒粒径相比较。集料的几何不规则性是非常复杂的,本文同时给出了用于表征集料颗粒形状参数良好的方法。通过研究表征集料颗粒几何不规则性的各个特征之间的关系,估计形状的最有效的特征参数,本文确定出一套量化集料颗粒形状,长宽比、棱角性和表面纹理的指标。本文研究了SPSS数据挖掘软件对3个表征颗粒形状的参数与颗粒粒径的关系做相关性分析,包括对大量集料数据的分析,提取数据特征做简单聚类,得到颗粒粒径的相对误差等,以及对集料粒径和形状的关系建立数学模型,分析粒径与形状的相关性,确定变量间的相关系数...  (本文共104页) 本文目录 | 阅读全文>>