[發(fā)明專利]一種自適應的混凝土細觀建模方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711128319.2 | 申請日： | 2017-11-15 |
| 公開（公告）號： | CN107918706B | 公開（公告）日： | 2021-07-09 |
| 發(fā)明（設計）人： | 郭小明;吳佰建;孫驍曉;郭力 | 申請（專利權(quán)）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 |
| 地址： | 210088 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 自適應 混凝土 建模 方法 | ||
本發(fā)明公開一種自適應的混凝土細觀建模方法，包括下述步驟：1)根據(jù)混凝土骨料級配生成所需圓形邊界，在圓形邊界內(nèi)生成凸多邊形骨料，然后對其面積進行延拓，同時進行延拓點侵入判斷，生成凸多邊形骨料混凝土模型；2)在各凸多邊形骨料內(nèi)部設置內(nèi)多邊形網(wǎng)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(wǎng)格過渡圈，對骨料的極半徑進行調(diào)整，獲得骨料?砂漿界面過渡帶及內(nèi)外網(wǎng)格過渡圈頂點坐標，依據(jù)骨料粒徑設置骨料?砂漿界面過渡帶厚度，同時設定內(nèi)外網(wǎng)格過渡圈上的網(wǎng)格尺寸，得到網(wǎng)格自適應的混凝土多相細觀模型。該方法可實現(xiàn)細觀模型中骨料的隨機投放和自適應網(wǎng)格的生成，保證模型內(nèi)不同區(qū)域計算精度的同時提高計算效率。
技術領域
本發(fā)明涉及一種細觀建模技術，具體涉及一種自適應的混凝土細觀建模方法，屬于混凝土損傷破壞的細觀模擬技術領域。
背景技術
隨著計算機技術的發(fā)展，細觀層次的數(shù)值模擬方法被廣泛應用于混凝土損傷破壞的分析。其中，細觀模型的建立是一個重要的組成部分。面對混凝土復雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，合理的細觀建模方式是分析混凝土損傷破壞的關鍵。模型精細程度的提高意味著與實際情況更加接近，但也提升了計算規(guī)模，由此產(chǎn)生了如何平衡模型的精細化程度與計算規(guī)模的問題。若考慮骨料-砂漿界面過渡帶(ITZ)的實際幾何形式，計算規(guī)模將由于單元尺寸的減小而大幅增加，若對ITZ厚度作一定假設而降低計算規(guī)模，又與實際產(chǎn)生一定偏差。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：針對現(xiàn)有細觀建模方法存在的不足，本發(fā)明提供一種自適應的混凝土細觀建模方法，通過該方法可建立網(wǎng)格自適應的多邊形骨料混凝土隨機細觀模型，對混凝土損傷破壞進行高效且精確的批量模擬。
技術方案：本發(fā)明所述的一種自適應的混凝土細觀建模方法，包括下述步驟：
1)根據(jù)混凝土骨料級配生成所需圓形邊界，在圓形邊界內(nèi)生成凸多邊形骨料，然后對其面積進行延拓，同時進行延拓點侵入判斷，生成凸多邊形骨料混凝土模型；
2)在各凸多邊形骨料內(nèi)部設置內(nèi)多邊形網(wǎng)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(wǎng)格過渡圈，對凸多邊形骨料的極半徑進行調(diào)整，獲得骨料-砂漿界面過渡帶及內(nèi)、外多邊形網(wǎng)格過渡圈頂點坐標，依據(jù)骨料粒徑設置骨料-砂漿界面過渡帶厚度，同時設定內(nèi)、外多邊形網(wǎng)格過渡圈上的網(wǎng)格尺寸，得到網(wǎng)格自適應的混凝土多相細觀模型。
上述步驟1)中，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(jù)極角與極半徑依次生成第2到第n個頂點坐標，根據(jù)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。
其中，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(xiàn)凸性條件的判斷，當有向面積為正數(shù)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(jīng)判斷后都可以保證多邊形為凸多邊形時，骨料生成完畢。
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(zhuǎn)換為笛卡爾坐標，分別計算多邊形各邊邊長并存入數(shù)組，然后獲得數(shù)組中最大的邊長值aiai-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(shù)如下：
式中：aiai-1為延拓邊邊長，η為(0，1)內(nèi)均勻分布函數(shù)，γ為(0，2π)內(nèi)的隨機數(shù)。
對凸多邊形骨料進行面積延拓時，需確保延拓點與延長邊相鄰兩邊構(gòu)成的三角形有向面積S都大于零；從而可保證延拓點為凸性點。
為保證延拓點不侵入其它骨料，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rmax的范圍以內(nèi)。
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