[01153426]基于智能计算的水泥水化过程微结构反向建模及性能预测

水泥基材料是世界上用量最广的建筑材料,水泥水化过程的内在机理及水化演化过程的研究对于高性能水泥材料的设计及其性能预测十分重要。本项目将智能计算理论及方法与水泥水化过程的分析测试相结合,通过对水泥水化试样的分析观测获取数据,探索利用智能计算方法由水泥水化的微结构演化过程定时观测数据反向挖掘其三维结构演化模型,研究由水泥水化过程参数进行水泥材料性能预测的理论基础和实现方法。项目基于显微断层扫描图像,首先利用三维图像配准、灰度校准与图象增强算法获得水泥动态真实三维微观结构的演化数据,并根据实验测得的水化热数据反向生成水泥水化中期的动力学模型;然后根据真实三维演化数据反向提取出细胞自动机演化规则,利用该规则模拟水泥微观结构的演化;对不同时刻的微观结构,提取出其三维描述特征,建立水泥水化体结构参数与水泥抗压强度之间的对应关系。最终建立基于CPU+GPU 并行计算环境下的水泥水化过程微观结构仿真设计工具。项目在研究过程中严格按照计划进行,成功得到了水泥的动态三维微观结构及中期水化动力系统,萃取出了水泥水化的细胞自动机演化规则,并构建了三维描述特征与抗压强度的动态关系模型。反演过程中利用GPU环境进行仿真反演过程的高性能加速。