基于ct图像处理的冻融岩石细观损伤特性研究

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1、西安科技大学硕士学位论文基于CT图像处理的冻融岩石细观损伤特性研究姓名：刘慧申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：杨更社20060418}论文题目：基于CT图像处理的冻融岩石细观损伤特性研究+j专业：岩土工程“硕士生：I指导教师：(签名)厶Z红2(签名)幽丝i占；CCT技术为研究岩土工程材料的细观损伤演化提供了有效的测试手段，但是现有的CT分析方法没有充分利用试验结果所提供的CT图像资料。本文运用数字图像处理的原理和方法，基于损伤力学理论，提出了数字图像数值分析方法(DigitalImageProcess

2、ing_-FiniteElementMethod)，研究了岩石损伤演化特性，初步分析了岩石初始损伤分布的不均匀性对寒区岩石损伤演化过程的影响。本文研究了页岩的CT图像增强、图像分割和边缘检测技术，得到了岩石内部的真实细观结构图像；利用CT图像的直方图技术动态、定量地分析了岩石的损伤演化过程；提出了以像素点的个数为基准量的损伤变量；把数字图像处理技术和有限元数值分析方法相结合，将所提取的二元化的细观结构图像转化为矢量化的细观结构图，将岩石CT细观结构图像导入到有限元软件ANSYS中，考虑岩石的非均质性，应用DI

3、P--FEM法模拟了不同孔隙度和含水量的冻结岩石的瞬态温度场分布规律。研究结果表明：岩石初始损伤越大、孔隙率越高、含水量越大，冻结(融化)周期就越短；在长期冻融循环作用下，岩石的损伤劣化速度加快；温度场分布形态的改变首先发生在有微裂隙、孔隙的地方。本文将岩石CT细观损伤试验结果应用到岩石宏观损伤特性分析中，实现了细观尺度向宏观尺度的过渡，充分利用了CT图像资料，为冻融岩石的损伤特性研究提供了一种新的途径。关键词：冻结岩石；损伤；演化特性；CT图像；数字图像处理；数字图像有限元分析研究类型：应用研究+国家自然科

4、学基金(№．40372119)资助项目部分内容摘慧社更刘杨Subject：PreliminaryStudyontheCharacteristicofRockMicroscopicDamageBasedontheTechniqueofCTImageProcessingundertheFrostandThawConditionSpecialty：GeotechnicalEngineeringName：LiuHuiInstructor：YangGengsheAbstract(Signature)尘越尬(Signat

5、ure)_攀倒eThetechnologyofCTprovidesUSwithmoreefficientmeansforstudyingonthecharacteristicofrockmicroscopicdamagepropagation，however,theexistingCTanalysismethodshaven’tmadethebestuseofCTimagewhicharesuppliedbytheexperimentaloutcome．Thisthesisputsforwardanewmet

6、hod，DigitalImageProcessing—FiniteElementMethod．Theproposedmethodincorporatestheprincipleofdigitalimageprocessingandgeometryvectorizationalgorithmsintotheconventionalfiniteelementmethods．Bythismeanstheauthornotonlyresearchesthecharacteristicofrockmicroscopic

7、damagepropagationbasedonthetheoryofdamagemechanicsbutalsomakesapreliminaryanalysisfortheinfluenceofinhomogeneityofinitialdamageonthedamagepropagationunderthenegativetemperaturecondition．Theauthorstudiesonthetechnologyofimagereinforcement，imagesegmentationan

8、dedgetestaboutCTimageofshalerock，andthenobtainstherealisticmicro—structureimageintherock．AccordingtothehistogramofCTimagewequantificationallyanddynamicallyanalyzethedamagepropagationofrockunderdifferen