【技术实现步骤摘要】
一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法
本专利技术属于计算力学领域，具体的说，本专利技术涉及一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法。
技术介绍
由于离散元在模拟脆性材料破坏时的天然优势，离散元方法广泛的用于岩石、混凝土、陶瓷、海冰等各类固体材料的分析和研究中。然而，由于离散元算法采用的细观尺度参数不易直接通过物理试验测得，当前使用离散元模拟岩石，混凝土等材料时，都需要模拟某类常规强度试验(如单轴压缩，三点弯曲等)，通过人工不断调试离散元细观参数，直到模拟对象在目标宏观指标上和物理试验基本一致时，所用的模拟参数才被当作是一组可靠的输入参数。传统的人工标定方法不仅费时费力，而且难以保证精度。砂土等散体材料常用线性接触模型和赫兹接触模型来模拟。对于脆性固体等粘结型材料，通常在颗粒接触之间施加平行粘结参数来反应粘结型固体的特性。颗粒间的粘结会在外力作用下发生断裂，连续的粘结断裂则会引起整个材料的失稳。本专利技术主要解决平行粘结模型中的粘结参数标定问题。常见的脆性固体材料强度参数的测定试验包括：...
【技术保护点】
1.一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n一、通过室内单轴压缩试验和三点弯曲试验，确定待模拟脆性固体试样的单轴抗压强度和三点弯曲抗弯强度；/n二、将室内试验得到的宏观强度参数分别作为细观粘结强度的初次估计值；/n三、使用细观粘结强度的初次估计值，分别进行单轴压缩数值试验和三点弯曲数值试验，并以此计算第二次细观强度参数的估计值；/n四、构造目标函数L，并计算细观粘结强度初次估计值对应的目标函数L的大小；/n五、使用细观粘结强度的第二次迭代值作为参数值，分别进行单轴抗压强度数值试验和三点弯曲数值试验，并计算对应目标函数L的大小；/n六、根...
【技术特征摘要】
1.一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、通过室内单轴压缩试验和三点弯曲试验，确定待模拟脆性固体试样的单轴抗压强度和三点弯曲抗弯强度；
二、将室内试验得到的宏观强度参数分别作为细观粘结强度的初次估计值；
三、使用细观粘结强度的初次估计值，分别进行单轴压缩数值试验和三点弯曲数值试验，并以此计算第二次细观强度参数的估计值；
四、构造目标函数L，并计算细观粘结强度初次估计值对应的目标函数L的大小；
五、使用细观粘结强度的第二次迭代值作为参数值，分别进行单轴抗压强度数值试验和三点弯曲数值试验，并计算对应目标函数L的大小；
六、根据差分方法估算目标函数关于归一化后细观强度参数的梯度；
七、计算未经偏差修正后的一阶和二阶矩估计；
八、计算偏差修正后的一阶和二阶矩估计；
九、计算下一次迭代的细观强度参数；
十、通过数值模型计算当前使用的细观强度参数对应的目标函数值，判断目标函数是否小于误差容许值；如小于，结束计算，当前模型的细观强度参数即为标定参数；如未满足误差要求，则按照步骤六至步骤九更新参数并计算数值模型，直至误差满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于：同时使用室内单轴压缩试验和三点弯曲试验进行待模拟脆性固体试样的标定试验。
3.根据权利要求1所述的一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于：将单轴压缩试验强度作为离散元模型中细观切向粘结强度的初次估计值，将三点弯曲抗弯强度作为离散元模型中细观法向粘结强度的初次估计值。
4.根据权利要求1所述的一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于：使用该细观粘结强度初次估计值分别进行单轴抗压和三点弯曲数值试验；根据数值模拟得到的单轴抗压强度σc和三点弯曲抗弯强度σf，计算细观粘结强度的第二次迭代值：
其中，“:＝”为赋值符号，和分别是细观尺度上颗粒间的法向粘结强度和切向粘结强度，σct和σft分别是室内单轴压缩试验测出的待模拟试样的单轴抗压强度和室内三点弯曲试验测出的待测试脆性固体试样的抗弯强度。
5.根据权利要求1所述的一种模拟脆性固体时离散元粘结参数的自动标定方法，其特征在于：按如下方式构造目标函数L：
其中，λ1和λ2是两个值域为[0,1]的加权系数，且满足λ1+λ2＝1；当同时使用单轴抗压强度和三点弯曲抗弯强度进行标定...
【专利技术属性】
技术研发人员：瞿同明，赵婷婷，冯云田，王志勇，王志华，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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