【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路工程数值模拟技术，尤其涉及一种沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法及计算机设备。
技术介绍
1、沥青混合料细观特征与其性能息息相关。为明晰沥青混合料于荷载作用下的细观特征，将集料颗粒之间的接触力传递信息可视化，对于指导沥青混合料配合比设计意义重大。
2、目前，通过离散元软件pfc仿真计算，可以获取沥青混合料的细观特征。一方面，可通过输出各指标进行定量分析，另一方面，通过离散元软件本身自带的绘图功能可以绘制力链信息图。然而，通过输出各指标进行定量分析，不够直观，细观指标物理意义无法充分表达和理解；三维力链信息图复杂，力链成千上万，无法获取有效结论。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法及计算机设备，可直观的呈现沥青混合料受力过程中的细观特征。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，包括：根据预设规则提取沥青混合料离散元模型的笛卡尔坐标系下生成的接触力信息；将所述笛卡尔坐标系下的接触力信息按照预设规则导入matlab中；采用matlab将笛卡尔坐标系下的接触力信息转换为球坐标系下的接触力信息；采用matlab将所述球坐标系下的接触力信息所对应的球面进行均分，以划分子区间；根据所述子区间的划分结果构建区间矩阵；根据所述区间矩阵分别计算各子区间的接触力代表值及接触数量密度；根据所述区间矩阵、接触力代表值及接触数量密度构造五面体；建立绘图函
3、作为上述方案的改进，所述接触力信息包括接触力向量在笛卡尔坐标系x轴方向的投影向量、接触力向量在笛卡尔坐标系y轴方向的投影向量及接触力向量在笛卡尔坐标系z轴方向的投影向量。
4、作为上述方案的改进，所述将所述笛卡尔坐标系下的接触力信息按照预设规则导入matlab中的步骤包括：构建k行3列的基准矩阵，其中，所述基准矩阵的第一列存储接触力向量在笛卡尔坐标系x轴方向的投影向量，第二列存储接触力向量在笛卡尔坐标系y轴方向的投影向量，第三列存储接触力向量在笛卡尔坐标系z轴方向的投影向量；根据所述基准矩阵构建2k行3列的扩展矩阵，其中，所述扩展矩阵的第一列前k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系x轴方向的投影向量，第二列前k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系y轴方向的投影向量，第三列前k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系z轴方向的投影向量，第一列后k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系x轴方向的投影向量的反方向，第二列后k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系y轴方向的投影向量的反方向，第三列后k行存储接触力向量在笛卡尔坐标系z轴方向的投影向量的反方向。
5、作为上述方案的改进，通过cart2sph_luxp2函数，将笛卡尔坐标系下的接触力信息转换为球坐标系下的接触力信息。
6、作为上述方案的改进，所述采用matlab将所述球坐标系下的接触力信息所对应的球面进行均分，以划分子区间的步骤包括：将所述球坐标系所对应的球面沿经度方向均分为m等份；将所述球坐标系所对应的球面沿纬度方向均分为n等份；通过所述经度及纬度将所述球面划分为(m-1)*(n-1)个子区间。
7、作为上述方案的改进，所述根据所述子区间的划分结果构建区间矩阵的步骤包括：采用matlab建立(m-1)*(n-1)行6列的区间矩阵，其中，所述区间矩阵第一列存储子区间的第一个经度信息，第二列存储子区间的第二个经度信息，第三列存储子区间的第一个纬度信息，第四列存储子区间的第二个纬度信息，第五列存储子区间内的接触力向量的平均值，第六列存储子区间内的接触向量的数量。
8、作为上述方案的改进，根据所述区间矩阵计算所述子区间的接触力代表值及接触数量密度的步骤包括：将落入子区间的接触力向量的平均值与所有接触力向量的平均值之商作为所述子区间的接触力代表值；将落入子区间的接触向量的数量与所有接触向量的数量之商作为所述子区间的接触数量密度。
9、作为上述方案的改进，所述根据所述区间矩阵、接触力代表值及接触数量密度构造五面体的步骤包括：根据所述区间矩阵、接触力代表值及接触数量密度构建各子区间中4个网格节点的球面坐标；根据所述球面坐标构建五面体，其中，一个子区间对应一个五面体，子区间中的相邻两个网格节点分别与球心组合以形成四个独立面，子区间中的4个网格节点组合以形成第五个独立面，拼合五个独立面以构成五面体。
10、作为上述方案的改进，所述接触力代表值越大，所述五面体的高度越大；所述接触数量密度越大，所述五面体的高度越大
11、相应地，本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法的步骤。
12、实施本专利技术，具有如下有益效果：
13、本专利技术沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，利用matlab程序化手段，将接触力代表值和接触数量密度可视化，所见即所得，能够直观的呈现沥青混合料受力过程中的细观特征，避免了细观组构复杂公式晦涩难懂的缺点；
14、进一步，本专利技术可根据受力过程中，沥青混合料的接触力代表值和接触数量密度变化直观评价混合料力学演变规律，也可以用于横向比较不同级配之间混合料的细观特征以指导配合比设计等，对于优化沥青混合料性能设计具有显著优势。
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1.一种沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述接触力信息包括接触力向量在笛卡尔坐标系X轴方向的投影向量、接触力向量在笛卡尔坐标系Y轴方向的投影向量及接触力向量在笛卡尔坐标系Z轴方向的投影向量。
3.如权利要求1或2所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述将所述笛卡尔坐标系下的接触力信息按照预设规则导入MATLAB中的步骤包括：
4.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，通过cart2sph_luxp2函数，将笛卡尔坐标系下的接触力信息转换为球坐标系下的接触力信息。
5.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述采用MATLAB将所述球坐标系下的接触力信息所对应的球面进行均分，以划分子区间的步骤包括：
6.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述根据所述子区间的划分结果构建区间矩阵的步骤包括：
8.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述根据所述区间矩阵、接触力代表值及接触数量密度构造五面体的步骤包括：
9.如权利要求8所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述接触力信息包括接触力向量在笛卡尔坐标系x轴方向的投影向量、接触力向量在笛卡尔坐标系y轴方向的投影向量及接触力向量在笛卡尔坐标系z轴方向的投影向量。
3.如权利要求1或2所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述将所述笛卡尔坐标系下的接触力信息按照预设规则导入matlab中的步骤包括：
4.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，通过cart2sph_luxp2函数，将笛卡尔坐标系下的接触力信息转换为球坐标系下的接触力信息。
5.如权利要求1所述的沥青混合料三维细观组构五面体可视化方法，其特征在于，所述采用matlab将所述球坐标...
【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，黄红明，孟大威，方杨，林仕程，龙国鑫，
申请(专利权)人：佛山市交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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