一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，具体按照如下步骤进行；步骤1：运用Python语言编写生成椭圆形骨料模型的语句，建立椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料；步骤2：运用随机抽样的方法抽取椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料，生成骨料粒径并利用Python语言编写粒径生成算法，生成分布粒径再生骨料，然后将其录入到粒径库；步骤3：按照从大到小的方式进行骨料的投放；步骤4：运用Python语句建模，步骤5：利用Python语言创建ABAQUS后处理步骤，保存模型。本发明专利技术操作简单快捷，可以灵活改变模型相关参数和材料属性，实现椭圆形再生混凝土随机骨料模型仿真模拟，更加符合实际模拟试验模型要求。更加符合实际模拟试验模型要求。更加符合实际模拟试验模型要求。

【技术实现步骤摘要】
一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法


[0001]本专利技术属于再生混凝土
，具体涉及一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法。

技术介绍

[0002]在当代建筑领域中，混凝土应用广泛。伴随着我国城镇化进程的发展，新旧建筑物的拆除带来了大量的混凝土废弃物。这些建筑垃圾可以循环再利用生成再生混凝土，道路工程、低层建筑和其他工程中都可以使用这种再生材料，从而可解决废弃混凝土所带来的污染问题和处理难题。
[0003]到现今为止，诸多学者对再生混凝土的研究应用进行了大量试验，如通过改变再生混凝土的配制等方法，研究不同骨料取代率及混凝土配制方法对再生混凝土基本力学性能的影响。通过再生混凝土基本力学性能试验，研究了不同再生骨料取代率下再生混凝土应力-应变本构关系。对再生混凝土试验研究大多集中在再生混凝土宏观力学性能研究方面，对再生混凝土骨料细观结构方面的相关试验研究较少，其主要原因是试验研究对于研究再生混凝土骨料细观结构具有一定的局限性。
[0004]计算机模拟方法对于研究再生混凝土骨料细观结构提供了很多便利，仿真模拟能够免除一些实际不可控的试验影响因素且能更深入细致的研究再生混凝土细观力学性能。近年来，诸多学者对再生混凝土细观性能进行了模拟计算研究，如通过基面力元法原理，推导了计算仿真模拟数值结果，但该方法计算过程比较复杂。运用C语言与PYTHON脚本混合编程的方式进行了再生混凝土建模，但需要借助于PRODESIGN软件生成材料微结构。利用MATLAB编程与COMSOL软件结合建立了二维再生混凝土细观模型。通过ANSYS有限元软件建模，建立圆形骨料模型等进行了再生混凝土性能分析。分析表明，提出了一些基于MATLAB等计算机语言的再生混凝土数值计算方法，取得了一定的成果，但还存在这样或那样的不足，如：再生混凝土骨料模型没有体现骨料随机性或未能考虑其多界面的特性，模型与再生混凝土真实细观结构差异较大；MATLAB等语言不具备定义材料属性、划分网格等功能，基于这些语言的再生混凝土骨料模型需要先建立骨料模型再导入有限元软件进行后续步骤，计算过程复杂，工作量很大，工程应用存在一定困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，解决了现有技术中椭圆形骨料模型的生成存在的计算过程复杂，工作量较大，工程应用存在一定困难的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，
[0007]一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，具体按照如下步骤进行；
[0008]步骤1：运用Python语言编写生成椭圆形骨料模型的语句，建立椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料；
[0009]步骤2：运用随机抽样的方法抽取椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料，生成骨料粒径并利用Python语言编写粒径生成算法，生成分布粒径再生骨料，然后将其录入到粒径库；
[0010]步骤3：，按照从大到小的方式进行骨料的投放；
[0011]步骤4：运用Python语句建模；
[0012]步骤5：利用Python语言创建ABAQUS后处理步骤，最后得到再生混凝土椭圆形随机骨料模型。
[0013]本专利技术的特点还在于，
[0014]步骤1具体包括：
[0015]步骤1.1：定义骨料粒径分布概率、骨料类型以及骨料参数类型；
[0016]步骤1.2：输入骨料模型的基本参数。
[0017]步骤1.2中，所述基本参数包括最外圈骨料百分比、再生骨料取代率、模型尺寸、粒径范围、骨料和老砂浆界面厚度、老砂浆厚度、老砂浆和新砂浆界面厚度、天然骨料和新浆区界面厚度、椭圆短轴与长轴的比值以及网格尺寸和所施加荷载值。
[0018]步骤2具体包括：
[0019]步骤2.1：将再生骨料粒径分为20～25mm、15～20mm、15～10mm和5～10mm四个粒径级配；
[0020]步骤2.2：当骨料累积体积与该级配最大骨料体积小于该级骨料体积总和时，继续增加骨料；
[0021]步骤2.3：计算每级骨料的长轴及短轴粒径，记录到总粒径数组中。
[0022]步骤3具体包括：
[0023]步骤3.1：存储粒径位置；
[0024]步骤3.2：指定有限的投放位置；
[0025]步骤3.3：记录投放失败的骨料个数和骨料粒径；
[0026]步骤3.4：从大到小依次投放骨料；最后记录投放的位置。
[0027]步骤4具体包括：
[0028]步骤4.1：循环生成椭圆形部件并进行刨分，定义材料，然后装配到装配体；
[0029]步骤4.2：随机旋转并平移到指定位置；
[0030]步骤4.3：创建方形体外框，用于包含骨料，赋予材料属性；
[0031]步骤4.4：合并所有，分批次进行合并，每批最多合并50个骨料，最后再二次合并。
[0032]步骤5具体包括：
[0033]步骤5.1：划分网格，首先定义全局网格尺寸且外边界设置网格尺寸为内部的两倍，然后删除多余的部件；
[0034]步骤5.2：创建分析步，修改输出；
[0035]步骤5.3：创建参考点，有用于耦合约束和输出；参考点历程输出；修改控制参数；参考点耦合约束
[0036]步骤5.4：固定约束；加载约束；创建任务；保存模型。
[0037]本专利技术的有益效果是，一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，能够简洁方便的自动生成椭圆形骨料模型，操作简单快捷；
[0038]可以随意生成想要的再生椭圆形骨料取代率，便于实现再生椭圆形随机骨料取代
率仿真模拟试验，更符合实际模拟试验模型要求；
[0039]可以将PYTHON程序脚本嵌入到ABAQUS有限元分析软件中运行脚本，自动生成椭圆形骨料模型并提交计算，可在脚本中修改想要实现的材料属性和具体试验参数，从而可以进行任意材料属性的再生椭圆形随机骨料模型模拟试验，为仿真模拟领域提供了更加准确便捷的方法。
附图说明
[0040]图1是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中算法流程的示意图；
[0041]图2是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中计算模型布置的示意图；
[0042]图3是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中不同再生骨料取代率计算模型的示意图；
[0043]图4是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中总应力云图；
[0044]图5是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中S11应力云图；
[0045]图6是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中S22应力云图；
[0046]图7是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中S12应力云图；
[0047]图8是本专利技术一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法中受压损伤示意图。
具体实施方式
[0048]下面结合附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，其特征在于，具体按照如下步骤进行；步骤1：运用Python语言编写生成椭圆形骨料模型的语句，建立椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料；步骤2：运用随机抽样的方法抽取椭圆形再生骨料与椭圆形天然骨料，生成骨料粒径并利用Python语言编写粒径生成算法，生成分布粒径再生骨料，然后将其录入到粒径库；步骤3：，按照从大到小的方式进行骨料的投放；步骤4：运用Python语句建模；步骤5：利用Python语言创建ABAQUS后处理步骤，最后得到再生混凝土椭圆形随机骨料模型。2.根据权利要求1所述的一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，其特征在于，步骤1具体包括：步骤1.1：定义骨料粒径分布概率、骨料类型以及骨料参数类型；步骤1.2：输入骨料模型的基本参数。3.根据权利要求2所述的一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，其特征在于，步骤1.2中，所述基本参数包括最外圈骨料百分比、再生骨料取代率、模型尺寸、粒径范围、骨料和老砂浆界面厚度、老砂浆厚度、老砂浆和新砂浆界面厚度、天然骨料和新浆区界面厚度、椭圆短轴与长轴的比值以及网格尺寸和所施加荷载值。4.根据权利要求1所述的一种再生混凝土椭圆形随机骨料模型的构建方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤2.1：将再生骨料粒径分为20～25mm、15～20mm、15～10m...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚泽良，徐梦婵，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：