[發明專利]一種自適應的混凝土細觀建模方法

有效

• 申請號: 201711128319.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107918706B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 郭小明;吳佰建;孫驍曉;郭力
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/25
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種自適應的混凝土細觀建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據混凝土骨料級配生成所需圓形邊界，在圓形邊界內生成凸多邊形骨料，然后對凸多邊形骨料面積進行延拓，同時進行延拓點侵入判斷，生成凸多邊形骨料混凝土模型；

所述凸多邊形骨料的生成方法為：在圓形邊界上隨機取點作為多邊形骨料的第一個頂點，并依據極角與極半徑依次生成第2到第n個頂點坐標，根據骨料頂點的生成順序進行凸性判斷，使每個骨料頂點滿足凸性條件；所述凸性判斷的方法為：通過最近生成的3個骨料頂點的有向面積的正負實現凸性條件的判斷，當有向面積為正數時，說明組成有向面積的三角形的第3順序點為凸性點，當所有骨料頂點經判斷后都可以保證多邊形為凸多邊形時，骨料生成完畢；所述對凸多邊形骨料面積進行延拓的方法為：將各多邊形骨料的頂點坐標由極坐標轉換為笛卡爾坐標，分別計算多邊形各邊邊長并存入數組，然后獲得數組中最大的邊長值a_ia_i-1；再以最長邊為直徑的圓周上隨機取延拓點P，其坐標參數如下：

式中：a_ia_i-1為延拓邊邊長，η為(0，1)內均勻分布函數，γ為(0，2π)內的隨機數；

在對所述凸多邊形骨料進行面積延拓時，確保延拓點與延長邊相鄰兩邊構成的三角形有向面積S都大于零；對所述凸多邊形骨料進行面積延拓時，限定延拓點與骨料圓心之間的距離在相應骨料對應級配最大粒徑r_max的范圍以內；

判斷延拓點P是否侵入其它骨料的方法為：當判斷骨料B的延拓點P是否侵入骨料A時，將骨料A的頂點按逆時針排序，分別計算有向面積S_nPn+1的正負，n＝1，2，3，當S_nPn+1的值都為負時，說明P點侵入骨料A內部，當S_nPn+1的值正負不一時，說明A、B兩骨料相離；

2)在各凸多邊形骨料內部設置內多邊形網格過渡圈，骨料-砂漿界面過渡帶與水泥砂漿之間設置外多邊形網格過渡圈，對凸多邊形骨料的極半徑進行調整，獲得骨料-砂漿界面過渡帶及內、外多邊形網格過渡圈頂點坐標，依據骨料粒徑設置骨料-砂漿界面過渡帶厚度，同時設定內、外多邊形網格過渡圈上的網格尺寸，得到網格自適應的混凝土多相細觀模型；

具體的，由凸多邊形骨料頂點坐標(ρ_i，θ_i)獲得骨料-砂漿界面過渡帶頂點坐標以及內、外多邊形網格過渡圈頂點坐標參數表達式：

式中，α_i為骨料-砂漿界面過渡帶厚度或內、外多邊形網格過渡圈厚度；所述骨料-砂漿界面過渡帶厚度隨骨料粒徑線性變化，為0.02mm到0.05mm；內、外多邊形網格過渡圈厚度分別設置為骨料粒徑的0.7倍和1.2倍；所述內、外多邊形網格過渡圈上的網格尺寸與過渡圈周長成正比；

所述內、外多邊形網格過渡圈上的網格尺寸L由下式確定：

式中，A為對應的內、外網格過渡圈周長，B為骨料-砂漿界面過渡帶周長，I為骨料-砂漿界面過渡帶的網格尺寸，I的值等于或略小于骨料-砂漿界面過渡帶的厚度。