基于随机场和数学形态学的水泥基材料三维孔隙结构建模研究

摘要

孔隙介质在微米及纳米尺度的孔隙结构决定着材料在宏观尺度的物理和力学特征。构建三维孔隙结构数值模型,对于进一步研究水泥基材料的力学及渗流特性有着重要的意义。考虑到传统的基于简单单元的建模方法无法呈现出孔隙分布的随机性和孔隙形状的复杂性,本文采用偏移集理论将连续的高斯随机场阈值化为二相场,并通过多个具有不同相关长度的二相场联合完成模型构建。采用数学形态学图像分析方法分析模型的孔径分布,验证模型构建出满足试验孔径分布曲线的孔隙结构。研究表明,该方法能够使模型孔隙网络的空间形态随机化,且对孔隙率和孔径分布也有着较好的控制。