【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程，具体涉及一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法。
技术介绍
1、细观数值模拟是探究混凝土性能的重要研究手段，纤维含量及其分布情况是影响掺纤维混凝土各方面性能的决定性因素。实际应用中掺纤维混凝土纤维掺量一般为0.5％-3％之间，经过搅拌后在混凝土中均匀分布。但现有模拟手段生成纤维的极限含量低于2％，且分布欠均匀，纤维多堆积于混凝土表面无法进入骨料之间空隙。与实际情况不符，传统方法无法满足应用需求。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法通过料斗开合、底部振捣提供一种提高纤维掺量，分布均匀的掺纤维混凝土骨料、纤维的投料方法。
2、技术方案：本专利技术所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，包括以下步骤：
3、(1)通过project chrono物理仿真引擎的smc模块创建多刚体系统chsystemsmc，设置模拟过程物理的参数；
4、(2)创建刚体并初始化；
5、(3)生成随机骨料及随机长度纤维；
6、(4)根据步骤(3)设置料斗开合函数及振捣函数；
7、(5)根据振捣函数，利用hertz接触模型计算在振捣过程中骨料之间以及骨料与容器壁之间的接触力，处理振捣过程中的碰撞问题
8、(6)计算均匀度；
9、(7)获取粒子的位置、速度和半径信息，并利用输出流将粒子的位置、速度和半径信息写入可视化文件。
10、进
11、进一步的，所述步骤(2)具体如下：设置容器参数：骨料盒为a*a*3a的立方体。
12、进一步的，所述步骤(3)包括以下步骤：
13、(31)在多刚体系统chsystemsmc中，调用srand(time(null))函数设置种子后，再调用rand()函数生成随机数；随机数的生产范围即为随机长度纤维范围；
14、(32)设置级配数量、级配粒径范围，具体如下：
15、设i级配骨料，粒径范围分别为其数量比为x1：x2：x3……xi，则创建i个随机数引擎，随机数生成范围为
16、当骨料总数k％x1＝＝0时为粒径k％x2＝＝0时为粒径当骨料数k％x3＝＝0时为粒径当骨料总数k％xi＝＝0时为粒径
17、(33)通过chrono::utils::gridsampler采样器生成骨料位置；
18、(34)根据生成骨料位置生成随机骨料：在步骤(2)中创建的刚体中，添加碰撞体积，添加随机半径，添加位置，初速度。初速度统一为0。
19、进一步的，所述步骤(4)开合函数具体如下：设置料斗开合速率10°/s，角度范围:30-60度。
20、进一步的，所述步骤(4)振捣函数具体如下:通过chrono库中chfunction_mocap函数为振动台电机设置震动函数。
21、进一步的，所述步骤(5)具体如下：根据步骤(2)创建的刚体选择hertz接触模型作为碰撞模型，利用hht积分求解器执行显式迭代法。
22、进一步的，所述步骤(6)计算均匀度具体如下：
23、输入划分精度x，体积＝容器底面长a*宽b*堆积高度c；则长度方向划分数＝a/x，宽度方向划分数＝b/x，高度方向划分数＝c/x；
24、划分区域数目＝(a*b*c)/(x^3)；设长度方向第i个，宽度方向第j个，高度方向第k个区域为区域(i，j，k)，其中心坐标为((2*i-1)*x，(2*j-1)*x，(2*k-1)*x)；则区域(i，j，k)的覆盖范围为：x方向上(2*(i-1)*x，2*i*x)，y方向上(2*(i-1)*y，2*i*y)，z方向上(2*(i-1)*z，2*i*z)；
25、确定区域范围后，遍历每一个纤维，若纤维中心坐标的x，y，z分量均在区域范围内则判定纤维在区域内；遍历完成后记录每个区域内纤维数目；
26、每个区域内的平均纤维数目为纤维总数除以区域总数；均匀度等于每个区域纤维数的平均方差，公式如下:
27、均匀度(σ)＝√[σ(xi-μ)2/n]
28、其中：xi表示每个区域分别的纤维数；μ表示每个区域平均纤维数；σ表示求和符号，对所有数据点进行求和；n表示区域数。
29、进一步的，所述步骤(7)具体如下：调用chrono::fsi库的get函数读取每一个时刻骨料的球心坐标、速度、半径信息；通过c语言printf函数将其写入可视化文件，通过paraview软件将可视化文件生成图像。
30、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：通过投料阶段料体松散为插入纤维留有足够大的空隙，投料后经过料斗混合、振捣密实处理，骨料、纤维紧密堆积、均匀分布，可形成与实际情况类似的网状结构；解决了传统方法纤维生成量少的问题。
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1.一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(1)模拟过程物理的参数包括：重力加速度，杨氏模量，碰撞恢复系数，粘聚力系数，摩擦系数，泊松比，阻尼系数，密度：重力加速度，杨氏模量，碰撞恢复系数，粘聚力系数，摩擦系数，泊松比，阻尼系数，密度。
3.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：设置容器参数：骨料盒为a*a*3a的立方体。
4.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(4)开合函数具体如下：设置料斗开合速率10°/s，角度范围:30-60度。
6.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(4)振捣函数具体如下:通过chrono库中ChFunction_Mocap函数为振动台电机设置
7.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(5)具体如下：根据步骤(2)创建的刚体选择hertz接触模型作为碰撞模型，利用HHT积分求解器执行显式迭代法。
8.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(6)计算均匀度具体如下：
9.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(7)具体如下：调用chrono::FSI库的get函数读取每一个时刻骨料的球心坐标、速度、半径信息；通过c语言printf函数将其写入可视化文件，通过Paraview软件将可视化文件生成图像。
...【技术特征摘要】
1.一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(1)模拟过程物理的参数包括：重力加速度，杨氏模量，碰撞恢复系数，粘聚力系数，摩擦系数，泊松比，阻尼系数，密度：重力加速度，杨氏模量，碰撞恢复系数，粘聚力系数，摩擦系数，泊松比，阻尼系数，密度。
3.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：设置容器参数：骨料盒为a*a*3a的立方体。
4.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于骨料振捣的高刚度纤维投放方法，其特征在于，所述步骤(4)开合函数具体如下：设置料斗开合速率10°/s，角度范围:30-60度。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：黄琤，田正宏，张子炎，沈雷，赵向宇，向君正，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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