【技术实现步骤摘要】
一种基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法
本专利技术属于岩石力学颗粒流数值模拟领域，涉及一种岩石晶体结构建模方法，特别是涉及一种基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法。
技术介绍
随着岩体工程技术的不断发展，工程所面临的岩体力学问题越来越复杂，而对岩石力学及其数值模拟的要求也从宏观转向了细观。通过对岩石晶体的细观结构分析是了解岩石物理力学性能的重要手段，对了解岩石相关的细观力学有着重大的意义。根据以往的研究，Potyondy专利技术了一种可以实现岩石晶体结构细观建模的方法(Grained-baseMethod,GBM)。他采用了Voronoi划分方法对晶粒种子进行了晶体边界的划分。但是，该方法假定晶粒几何上为凸多边形，而且其晶粒边界只有当内部填充的颗粒比较小的时候才能保持清晰。而且，GBM为二维晶体结构划分颗粒簇的方法，在三维空间上推广较有一定的难度。本专利技术采用生成颗粒簇替代岩石中晶粒种子的方式，通过颗粒自发的膨胀填充形成晶体结构，再利用接触识别方法来进行晶粒内颗粒及晶粒边界上颗粒材料力学行为的赋予...
【技术保护点】
1.一种基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、岩石晶粒种子生成，在PFC软件中指定模型区域，建立岩石试样的边界墙，根据试样晶粒成分分析设定不同的投放颗粒组，赋予墙体和颗粒属性参数；/n步骤2、采用步骤1中颗粒半径等比例缩小的小球生成颗粒簇去代替步骤1中的原有颗粒，并按照一定的比例对颗粒簇进行压缩，然后删除原有颗粒；/n步骤3、颗粒簇生成后，对颗粒簇的属性参数进行赋值，并利用颗粒间的膨胀使得颗粒簇展开为晶体结构；/n步骤4、根据接触识别方法进行材料分组，并赋予相应的接触模型参数，完成岩石晶体细观结构模型的快速建立。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、岩石晶粒种子生成，在PFC软件中指定模型区域，建立岩石试样的边界墙，根据试样晶粒成分分析设定不同的投放颗粒组，赋予墙体和颗粒属性参数；
步骤2、采用步骤1中颗粒半径等比例缩小的小球生成颗粒簇去代替步骤1中的原有颗粒，并按照一定的比例对颗粒簇进行压缩，然后删除原有颗粒；
步骤3、颗粒簇生成后，对颗粒簇的属性参数进行赋值，并利用颗粒间的膨胀使得颗粒簇展开为晶体结构；
步骤4、根据接触识别方法进行材料分组，并赋予相应的接触模型参数，完成岩石晶体细观结构模型的快速建立。
2.根据权利要求1所述的基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法，其特征在于：步骤1中，岩石晶粒种子生成具体步骤如下：
步骤1.1、对需要研究的岩石试样进行晶粒成分分析，测得该岩石试样的物理力学特性以及每种晶粒成分的比例和尺寸信息；按照晶粒成分设定不同的投放M个颗粒组，对于每一颗粒组，设定该颗粒组的直径大小和该颗粒组在岩石试样中所占有的体积分数；
步骤1.2、在PFC软件中首先指定模型计算区域的大小，在该区域内通过wallcreate命令建立岩石试样数值模型的边界墙，并且根据PFC软件自带的FISH言语编写墙体伺服的函数；
步骤1.3、采用balldistribute命令对设定的颗粒组在岩石试样模型内部进行随机投放晶粒种子，设定墙体、颗粒以及接触的属性参数，并采用墙体伺服机制对颗粒进行压缩，使得试样中颗粒的分布均匀，再对颗粒间接触力进行求解，使各颗粒达到初始平衡状态。
3.根据权利要求2所述的基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法，其特征在于：步骤1中，所述墙体的属性参数包括弹性模量、刚度比和摩擦系数，所述接触的属性参数即为颗粒之间以及颗粒与墙体之间的接触模型，该接触模型包括弹性模量、刚度比和摩擦系数；所述颗粒的属性参数包括最小粒径、最大粒径、体积分数、密度和阻尼系数。
4.根据权利要求2所述的基于颗粒簇替代的岩石晶体结构快速建模方法，其特征在于：步骤2具体步骤如下：
步骤2.1、首先将步骤1中原颗粒的半径R划分为N等份作为小球的直径，即颗粒簇中小球的半径而颗粒簇中替代生成颗粒的层数为N层；第i层颗粒距离原颗粒的球心距...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵先宇，王涛，张浩浩，刘骞，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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