复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法技术

本发明专利技术公开了属于地质工程数值模拟技术领域的一种复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法。该方法将颗粒相互叠加，生成一个复合颗粒，获得复合颗粒上各点坐标值，在初始状态下旋转一个角度，得到最大坐标与最小坐标的差值，并再次进行旋转颗粒一个角度，得到最大坐标与最小坐标的差值，多次旋转之后，计算获得各种旋转下的一系列差值Ω，从Ω中找出其中的最小值，这个最小值即为复合颗粒的粒径，进一步计算出复合颗粒的面积，生成大量需要模拟岩土体的复合颗粒集，然后随机选择一部分复合颗粒，组成初始颗粒级配材料颗粒集。使用复合土颗粒代替圆颗粒，从而更加真实模拟岩土体材料。用复合颗粒的粒径代替单颗粒的粒径，科学反映模拟级配物理参数。

【技术实现步骤摘要】
复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法
本专利技术属于地质工程数值模拟
，特别涉及一种复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法
技术介绍
在进行地质工程和水利工程的岩土体相关的建设和研究时，需要进行一些力学的试验，获得应力应变的结果，以此为实际工程提供参考意见。但从事大量的现场试验，经济上的成本很高，同时更多的是根本就没有进行现场试验的条件，比如现场狭小、需要试验的岩土体本身就是支挡受力结构，不能用来进行破坏性试验。因此目前的解决办法就是进行材料的计算机模拟，进而进行相关的力学和变形的计算机模拟试验，也就是称为数值模拟。在进行岩土体材料的数值模拟时，通常有有限元、离散元和边界元模拟方法。离散元可以对散体材料进行很好的模拟，其中圆颗粒离散元模拟是一个很好的模拟方法，即通过生成大量的圆颗粒，赋予一定的物理力学参数，在计算机上来替代现场的岩土体材料，获得力和变形的结果。在进行圆颗粒的离散元力学计算之前，需要明确的界定所模拟材料与现场的岩土体材料是一致和相似的；级配曲线的相似是界定两种材料一致的重要方法。级配曲线是通过筛分的方法，将不同粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法，其特征在于，所述复合颗粒的粒径计算和级配调整配置步骤如下/n步骤(1)：n个具有粒径r

【技术特征摘要】
1.一种复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法，其特征在于，所述复合颗粒的粒径计算和级配调整配置步骤如下
步骤(1)：n个具有粒径ri，i＝1，2，…n的颗粒相互叠加，生成一个复合颗粒R1；
步骤(2)：获得复合颗粒上各点坐标(Xj，Yj),j取值是1,2,…,f，f是复合颗粒上坐标点的个数，为正整数；求得初始状态下旋转颗粒一个角度β；当旋转颗粒一个角度β1＝0时，得到最大坐标与最小坐标的差值Δw1，并进一步旋转颗粒一个角度β2，再次得到最大坐标与最小坐标的差值Δw2，多次旋转之后，计算获得各种旋转下的一系列差值Ω＝{Δw1，Δw2，……，ΔwK}，从Ω中找出其中的最小值ΔD1＝min(Δwk)，k＝1,2，……，是正整数；这个最小值ΔD1即为复合颗粒的粒径；其中，最大坐标与最小坐标是指最大横轴坐标与最小横轴坐标，或者最大纵轴坐标与最小纵轴坐标；
再进一步计算出复合颗粒的面积A1，计算公式如下



其中Δx是颗粒在横轴上取的间距，yxg-max，yxg-min是xg对应的颗粒上点的最大和最小纵坐标值，xg＝g×Δx，g取0,1,2，……,在最大x处，g取得最大值gmax；
步骤(3)：重复步骤(1)和步骤(2)，生成大量需要模拟岩土体的复合颗粒集Ψ＝{R1，R2，……，Rm}，m＝1,2，……，是正整数，同时对应粒径{ΔD1，ΔD2，……，ΔDm}和面积{A1，A2，……，Am}；
步骤(4)：从Ψ中，随机选择一部分复合颗粒，组成初始颗粒级配材料颗粒集Φ，根据粒径组[d1，d2，……，dq]，q＝1,2，……，是正整数，得到每个粒径组对应的面积[a1_0，a2_0，……，aq_0]，绘制级配曲线，此级配曲线为初始级配曲线；
步骤(5)：根据目标级配曲线对粒径进行由小到大分组[d1，d2，……，dq]，并得到对应分组的颗粒质量，经密度换算，转化为体积，用面积表示，各个粒径分组的对应的面积为[a1_end，a2_end，……，aq_end]；画出粒径分组面积[a1_end，a2_end，……，aq_end]在[d1，d2，……，dq]分组下的颗粒级配曲线；
步骤(6)：在两条级配曲线上寻找不重合的最小粒径点，这个粒径点在[a1_end，a2_end，……，aq_end]和[a1_0，a2_0，……，aq_0]对应的分组面积为[aSe1_end]和[aSe1_0]，在[d1，d2，……，dq]所对应的粒径为[dSe1]，其中1≤Se1≤q，对应目标曲线和初始级配曲线的累积百分比为δ1_end和ε1_0，由于此点处不重合，因此δ1_end≠ε1_0；
步骤(7)：在[dSe1]处，建立分组面积调整方程，对方程求解，得到在分组面积[aSe1_0]需要调整的面积，所述分组面积调整方程为
其中ai_0表示初始级配曲线上第i粒径分组面积，ΔaSe1_0表示aSe1_0需要增加的面积，才能使得本粒径组[dSe1]的累积百分含量达到目标级配曲线上的累积百分比δ1_end；
步骤(8)：[dSe1]在[d1，d2，……，dq]中所对应粒径的下一个粒径组[dSe1+1]处的[aSe1+1_0]减少ΔaSe1_0；
此时[a1_0，a2_0，……，aq_0]变为[a1_0，a2_0，……，(aSe1_0+ΔaSe1_0)，(aSe1+1_0-ΔaSe1_0)，……，aq_0]，粒径分组面积序号更新为[a1_1，a2_1，……，aq_1]，两个面积序列数字完全相同，仅仅是更新序号；
步骤(9)：针对一次更新后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙即超，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11