基于纹理合成优化算法的多相非均质材料二维微观结构表征与重建

材料微观结构表征与重建(Microstructure characterization and reconstruction,MCR)可用于建立加工-结构-属性(Processing-Structure-Property,PSP)关系,已成为计算材料学与材料设计的研究重点。通过阈值分割将多相非均质材料的金相照片识别为由不同相构成的纹理,结合多分辨率高斯金字塔进行重建。以各相占比为目标参数,对颗粒补充后的重建结果进行面积分数迭代优化,提出了一种面积分数可控的MCR纹理合成算法。利用该优化算法对多相非均质铝硅聚苯酯(AlSi-PHB)封严涂层微观组织进行表征重建,PHB和孔隙两相的两点相关函数计算结果证实了算法的有效性。在此基础上,将两组金相照片作为原始图像,重建20组模型,重建结果的两点相关函数误差最大为8.8×10^(-5)。本研究为多相非均质材料的准确重建提供了解决途径。

非均质机场水泥道面板底脱空雷达波响应

为研究机场刚性道面配筋与非均质材料对板底脱空探地雷达波响应的影响规律,采用PFC3D离散元模拟和gprMax电磁仿真构建道面多相非均质电磁差分模型,进而建立板底脱空长度与脱空顶部反射波幅值的函数关系.研究结果表明:雷达波信号在非均质中的波场快照和剖面图呈现随机扰动特征,含水脱空回波信号受非均质材料衰减作用影响显著;脱空与钢筋层间形成能量团,增强了脱空回波信号,空气脱空回波信号受能量团增强作用显著.脱空长度小于第一临界点时,回波信号振幅强度与脱空长度呈二次函数相关;脱空长度大于第一临界点时,随脱空长度的增长,振幅先下降,后在第二临界点保持不变.该研究为探地雷达定量估算水泥道面板底脱空的长度发展提供了理论依据.

弥散系数在非均质多相岩层中的尺度效应

根据渗透系数在多相岩层中的协方差函数,文中首先推导了用以描述溶质在三维模型中运移特征的宏观弥散系数方程,然后导出了纵向弥散系数用来表达该参数的尺度效应。利用一个例子,讨论了宏观弥散随时间的变化趋势,以及同一岩相内转移项和越相转移项对弥散的相对贡献。灵敏度分析指出纵向弥散系数是与岩相平均长度正相关,也与不同岩相的渗透系数的差值正相关,其取值随渗透系数的总方差的增加而增大。