粗粒料块体系统生成方法、装置、存储介质及设备制造方法及图纸

本申请公开了粗粒料块体系统生成方法、装置、存储介质及设备，属于岩土力学数值计算领域。该方法包括：建立粗粒料颗粒的基础形态数据库；向待生成粗粒料块体系统的区域内随机生成粗粒料颗粒，使得粗粒料颗粒的总面积严格等于待生成粗粒料块试样的总面积；将粗粒料颗粒随机均匀地投放到设定的随机投放模型；形成随机投放模型的压密和自由落体的非连续变形分析程序；进行压密操作，并提取压密操作得到的压实模型；删除加载板、底部约束板、左侧约束板和右侧约束板，得到压实后的粗粒料模型；在压实后的粗粒料模型的周围施加限制件，得到粗粒料块体系统。该装置、存储介质及设备能够实现该方法。其能够得到严格满足级配要求的粗粒料块体系统。

【技术实现步骤摘要】
粗粒料块体系统生成方法、装置、存储介质及设备
本专利技术涉及岩土力学数值计算领域，特别是涉及一种粗粒料块体系统生成方法、装置、存储介质及设备。
技术介绍
粗粒料通常是指块石、碎石、砾、砂等粗颗粒组成的无粘性混合料。因其在自然界分布范围广、储量大，具有压实性好、透水性强、抗剪强度、不易产生液化等优良特性，粗粒料在工程建设得到广泛应用。随着高土石坝、高速公路和高速铁路等工程的兴起，对粗粒料的级配和力学特性的研究等已然成为了岩土工程中的重要课题。因此，需要对粗粒料进行级配和力学特性及其他特性的研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种粗粒料块体系统生成方法、装置、存储介质及设备，其涉及一种严格满足级配要求的粒料非连续变形分析块体系统生成方法，能够得到更加准确的粗粒料块体系统，从而更加适于实用。为了达到上述第一个目的，本专利技术提供的粗粒料块体系统生成方法的技术方案如下：本专利技术提供的粗粒料块体系统生成方法包括以下步骤：建立粗粒料颗粒的基础形态数据库；根据待生成粗粒料块体系统中粗粒料颗粒的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立粗粒料颗粒的基础形态数据库；/n根据待生成粗粒料块体系统中粗粒料颗粒的级配情况，向待生成粗粒料块体系统的区域内随机生成粗粒料颗粒，使得所述粗粒料颗粒的总面积严格等于所述待生成粗粒料块试样的总面积，此时，所述粗粒料颗粒在所述待生成粗粒料块体系统的区域内所处的位置依据所述基础形态数据库的位置而定；/n将处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒随机均匀地投放到设定的随机投放模型，其中，所述设定的随机投放模型包括底部约束板、左侧约束板和右侧约束板，所述左侧约束板和右侧约束板分别通过底缘设置于所述底部约束板的两侧；/n将非连续变形...

【技术特征摘要】
1.一种粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立粗粒料颗粒的基础形态数据库；
根据待生成粗粒料块体系统中粗粒料颗粒的级配情况，向待生成粗粒料块体系统的区域内随机生成粗粒料颗粒，使得所述粗粒料颗粒的总面积严格等于所述待生成粗粒料块试样的总面积，此时，所述粗粒料颗粒在所述待生成粗粒料块体系统的区域内所处的位置依据所述基础形态数据库的位置而定；
将处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒随机均匀地投放到设定的随机投放模型，其中，所述设定的随机投放模型包括底部约束板、左侧约束板和右侧约束板，所述左侧约束板和右侧约束板分别通过底缘设置于所述底部约束板的两侧；
将非连续变形分析几何文件的相关信息写入到文件中，形成所述随机投放模型的压密和自由落体的非连续变形分析程序；
在设定的参数下，加载板利用所述非连续变形分析程序对处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒进行压密操作，并提取所述压密操作得到的压实模型；
删除所述加载板、底部约束板、左侧约束板和右侧约束板，得到压实后的粗粒料模型；
在所述压实后的粗粒料模型的周围施加限制件，得到所述粗粒料块体系统。


2.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，在将处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒随机均匀地投放到设定的随机投放模型的步骤中，所述随机投放模型的最低位置与所述底部约束板之间具有设定的距离。


3.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，在所述压实后的粗粒料模型的周围施加限制件，得到所述粗粒料块体系统的步骤过程中，在所述压实后的粗粒料模型的左右两侧施加乳胶膜，在所述压实后的粗粒料模型的底部施加固定板，在所述压实后的粗粒料模型的顶部施加加载板。


4.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，所述根据待生成粗粒料块体系统中粗粒料颗粒的级配情况，向待生成粗粒料块体系统的区域内随机生成粗粒料颗粒，使得所述粗粒料颗粒的总面积严格等于所述待生成粗粒料块试样的总面积的步骤过程具体包括以下步骤：
从所述基础形态数据库中随机抽取一个粗粒料颗粒Xi，计算Xi最小外接圆直径D和颗粒的面积Ad，计算使得Xi限制在级配范围内的随机尺寸缩放比例KR：
KR＝KL+(KU-KL)×rand()






其中，rand()-随机数
那么，生成颗粒的面积Aw可表示为：
Aw＝KR2×Ad；
累加所述级配下的各粗粒料颗粒的面积，直至粒径位于级配范围内的颗粒总面积AiC首次超过根据级配计算得到的颗粒总面积Ai；
计算级配范围内已生成颗粒的整体尺寸缩放比例Lr：



针对i级配下的所有粗粒料颗粒进行循环，具体包括以下步骤：
首先确定颗粒m的形心；
确定由粗粒料颗粒m的形心指向颗粒顶点j的方向矢量
针对所述粗粒料颗粒的尺寸大小进行同比例缩放并随机旋转一个角度θ，粗粒料颗粒顶点的新坐标的计算公式如下：









记录这一级配下的所有粗粒料颗粒的顶点坐标；
按照所述针对i级配下的所有粗粒料颗粒进行循环，针对i+1级配下的所有粗粒料颗粒开展，直至所有级配下的粗粒料颗粒生成均完成，所述粗粒料颗粒的总面积严格等于所述待生成粗粒料块试样的总面积。


5.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，在设定的参数下，加载板利用所述非连续变形分析程序对处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒进行压密操作，并提取所述压密操作得到的压实模型的步骤过程中，
所述粗粒料颗粒之间的摩擦力、粘结力、抗拉强度均为0；
施加在所述加载板的外荷载的作用点在所述加载板的形心处；
阻尼系数的取值范围为0.9-0.99。


6.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，所述将处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗粒料颗粒随机均匀地投放到设定的随机投放模型的过程具体包括以下步骤：
针对待投放粗粒料颗粒，首先根据单纯形积分，计算所述待投放粗粒料颗粒的形心点坐标；
在所述设定的随机投放模型中随机选择一个坐标点；
将待投放粗粒料颗粒的形心点坐标移动至所述坐标点，完成所述待投放粗粒料颗粒的投放。


7.根据权利要求1所述的粗粒料块体系统生成方法，其特征在于，所述将处于所述待生成粗粒料块体系统的区域内的粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐栋栋，林绍忠，程展林，卢波，邬爱清，汪斌，潘家军，王奔，胡伟，向前，刘小红，曾平，王复兴，周跃峰，江洎洧，付晖，衣天宇，王瑾，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42