【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术属于颗粒材料数值仿真，尤其涉及一种同时模拟颗粒级配和几何形态分布规律的颗粒物质数值建模方法。
技术介绍
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技术介绍
1、数值仿真是研究颗粒物质性能的重要方法，而颗粒级配和颗粒几何形态是影响颗粒物质力学行为的重要因素，因此颗粒物质的数值建模需要生成能够模拟颗粒级配和几何形态特征的数值模型。现有数值建模技术容易实现对颗粒级配或颗粒几何形态其中一方面特征的模拟，但对于同时模拟颗粒级配和颗粒几何形态特征存在困难。一般建模时在考虑颗粒级配模拟的基础上采用简单的颗粒几何形状或采用少量不规则颗粒几何形状样本，面对颗粒几何形态不规则且随机变化的颗粒体系，现有建模技术尚不能同时模拟颗粒级配和颗粒不规则几何形态特征。工业领域的颗粒材料通常几何形态随机变化，存在大量各不相同的不规则几何形态，不呈现简单几何形态特征，仅在统计意义上呈现一些分布规律。为了准确模拟颗粒物质的力学行为，本专利技术提供的建模方法旨在解决颗粒物质的数值建模难以兼顾模拟颗粒级配和不规则几何形态统计特性的问题，能有效提高颗粒物质数值模拟的准确性，可用于颗粒材料建模仿真、数字孪生和增材制造领域。
技术实现思路
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技术实现思路
1、本专利技术提供了一种同时模拟颗粒级配和几何形态分布规律的颗粒物质数值建模方法，包括：
2、建立颗粒样本物理信息数据库；根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数；从颗粒样本物理信息数据库中选取符合给定颗粒几何形态分布规律的颗粒样本，构建二
3、进一步可选地，所述建立颗粒样本物理信息数据库，包括：建立颗粒几何形态文件和颗粒物理信息文件；所述建立颗粒几何形态文件指获取每个颗粒样本的表面几何形态信息，可以是颗粒表面点云或颗粒表面网格，并存储为该颗粒样本的几何形态文件；所述建立颗粒物理信息文件指选取颗粒几何形态指标，定量计算颗粒样本的几何形态指标值，并记录颗粒的编号，质量，体积等物理信息，存储为颗粒物理信息数据文件；所述颗粒几何形态指标为能够定量表征颗粒几何形态特征的量化指标，包括但不限于长宽比、高宽比、球度、棱角等指标。
4、进一步可选地，所述根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数，包括：给定所需的颗粒总质量，颗粒密度，二次备选颗粒样本总数，颗粒几何形态指标及其概率分布函数和颗粒级配曲线；所述二次备选颗粒样本指从颗粒样本物理信息数据库选取一批颗粒样本，使这批颗粒样本的几何形态指标统计规律符合给定的颗粒几何形态指标概率分布函数。
5、进一步可选地，所述从颗粒物理信息数据库中选取符合给定颗粒几何形态分布规律的颗粒样本，构建二次备选颗粒样本库，包括：针对给定的颗粒几何形态指标给定其取值范围；将颗粒几何形态指标的取值范围划分为多个取值区间；根据给定的二次备选颗粒样本总数和颗粒几何形态指标概率分布函数，计算每个颗粒几何形态指标取值区间内需要选取的二次备选颗粒样本数；针对颗粒几何形态指标的每个取值区间，分别从颗粒几何形态信息数据库中随机选取符合该取值区间范围的颗粒样本，使得该取值区间内选取的颗粒样本数满足要求；从颗粒物理信息数据库中读取所有选取的二次备选颗粒样本几何形态和物理信息，建立二次备选颗粒样本库。
6、进一步可选地，所述从二次备选颗粒样本库中选取符合给定级配曲线的颗粒样本，构建颗粒数值制样库，包括：根据给定的颗粒样本总质量和颗粒粒径级配曲线，计算每个粒径范围需要选取的颗粒质量；针对每个粒径范围，分别从二次备选颗粒样本库中随机选取颗粒样本，并将选取的颗粒样本保真缩放至该目标粒径范围，直到该粒径范围选取的颗粒质量满足颗粒级配曲线的要求；记录经颗粒保真缩放后符合级配曲线要求的颗粒样本几何形态和物理信息，作为数值建模样本，构建颗粒数值制样库；
7、可选地，所述将选取的颗粒样本保真缩放至该目标粒径范围指保持选取的颗粒样本形状不变，将颗粒样本进行几何放大或缩小，直至缩放后的颗粒粒径在给定的目标粒径范围内。
8、进一步可选地，所述针对数值制样库中的颗粒生成能模拟其几何形态的数值模型，包括：对于数值制样库中的颗粒样本，根据数值仿真需求，分别针对每个颗粒样本生成能模拟其几何形态的数值模型，建立能够同时模拟颗粒级配和几何形态分布规律的数值模型。
9、本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
10、1.建立的颗粒物质数值模型既能够模拟颗粒体系的级配特征，又能够较好地模拟单颗粒的不规则几何形态，还能够从统计意义上反映颗粒体系的几何形态分布规律，能有效提高颗粒材料数值模拟的准确性；
11、2.能够实现工业领域大量呈分散粒径和不规则几何形态的颗粒体系数值建模，并较好地模拟给定的颗粒级配和几何形态统计规律。
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1.一种同时模拟颗粒级配和几何形态分布规律的颗粒物质数值建模方法，其特征在于，所述方法包括：建立颗粒样本物理信息数据库；根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数；从颗粒样本物理信息数据库中选取符合给定颗粒几何形态分布规律的颗粒样本，构建二次备选颗粒样本库；从二次备选颗粒样本库中选取符合给定颗粒级配曲线的颗粒样本，构建颗粒数值制样库；针对数值制样库中的颗粒生成能模拟其几何形态的数值模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述建立颗粒样本物理信息数据库，特征在于：计算颗粒的几何形态指标值，并存储在颗粒样本物理信息文件中；颗粒样本物理信息文件和颗粒样本几何形态文件共同构成颗粒样本物理信息数据库。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数，特征在于：给定颗粒几何形态指标及其概率分布函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述从颗粒样本物理信息数据库中选取符合给定颗粒几何形态分布规律的颗粒样本，构建二次备选颗粒样本库，特征在于：计算每个颗粒几何形态指标取值区间需要选取的颗粒数
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述从二次备选颗粒样本库中选取符合给定颗粒级配曲线的颗粒样本，构建颗粒数值制样库，特征在于：分别以颗粒级配曲线给定的每个粒径范围作为目标粒径范围，从二次备选颗粒样本库中随机选取颗粒样本；当选取的颗粒样本粒径不落在目标粒径范围时，将选取的颗粒样本保真缩放至目标粒径范围；记录经保真缩放后符合级配曲线要求的颗粒样本几何形态和物理信息，构建颗粒数值制样库。
...【技术特征摘要】
1.一种同时模拟颗粒级配和几何形态分布规律的颗粒物质数值建模方法，其特征在于，所述方法包括：建立颗粒样本物理信息数据库；根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数；从颗粒样本物理信息数据库中选取符合给定颗粒几何形态分布规律的颗粒样本，构建二次备选颗粒样本库；从二次备选颗粒样本库中选取符合给定颗粒级配曲线的颗粒样本，构建颗粒数值制样库；针对数值制样库中的颗粒生成能模拟其几何形态的数值模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述建立颗粒样本物理信息数据库，特征在于：计算颗粒的几何形态指标值，并存储在颗粒样本物理信息文件中；颗粒样本物理信息文件和颗粒样本几何形态文件共同构成颗粒样本物理信息数据库。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据建模需要给定所需颗粒总质量、几何形态、级配等控制参数，特征在于：给定颗粒几何形态指标及其概率分布函数。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张徐，郑伟义，沈文越，李楠，胡坤宝，邹超，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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