[發明專利]一種考慮磨粒形狀及其分布隨機性的砂輪離散元建模方法

有效

• 申請號: 201810562486.6
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108687683B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 姜勝強;何明學;黎旭;譚援強;張高峰;徐志強
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B24D18/00
• 分類號: B24D18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮磨粒形狀及其分布隨機性的砂輪離散元建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)建立一個正方形邊界，并作為計算區域，在內部生成緊密排列的顆粒；

(2)在正方形區域中心定義兩個大同心圓，其內部圓記為C₁，外部圓記為C₂，以圓C₁作為砂輪粘結體輪廓，表征磨粒輪廓的多邊形,記為Q_i，分布于圓C₁與圓C₂之間的區域；

(3)表征磨粒輪廓的多邊形Q_i徑向分布隨機性的實現：定義包含多邊形的兩個小同心圓，其內部圓記為C_i，外部圓記為C_i+1，小同心圓的圓心坐標隨機分布于步驟(2)所述的圓C₁與圓C₂組成的區域之間；多邊形Q_i的中心與圓C_i和圓C_i+1的圓心重合，多邊形Q_i的中心坐標在徑向的隨機分布使得表征磨粒輪廓的多邊形能夠以隨機深度嵌入粘結體輪廓內；

(4)表征磨粒輪廓的多邊形Q_i周向分布隨機性的實現：在步驟(3)得到徑向隨機的多邊形的中心坐標后，重復步驟(3)所述的方法，生成新的多邊形Q_j的中心坐標，通過對兩個多邊形的中心距的控制，確保多邊形Q_i與多邊形Q_j不發生重疊，通過控制每個新生成的多邊形與已生成的多邊形的中心距，確保所有生成的多邊形之間不發生重疊；

(5)表征磨粒輪廓的多邊形Q_i形狀隨機的實現：多邊形Q_i的邊數由隨機生成的節點數決定，其形狀由各節點到其中心點的距離及各節點到其中心點的線段與水平坐標軸的夾角控制，多邊形Q_i在圓C_i與圓C_i+1組成的環形區域內生成；

(6)生成一個形狀及其分布隨機的表征磨粒輪廓的多邊形后，重復步驟(4)、步驟(5)所述的方法，生成相互不重疊的k個多邊形，k個多邊形隨機分布于圓C₁與圓C₂之間的區域之間；

(7)對顆粒進行分組：所有的多邊形內的顆粒定義為磨粒組，圓C₁內的顆粒定義為粘結體組；

(8)刪除磨粒組及粘結體組以外的顆粒，并在粘結體內再刪除一部分顆粒；

(9)賦予磨粒組及粘結體組的顆粒鍵連接模型，建立二維砂輪離散元模型。

2.根據權利要求1所述的一種考慮磨粒形狀及其分布隨機性的砂輪離散元建模方法，其特征在于，所述步驟(1)中建立的正方形邊界是顆粒生成后的計算范圍，其邊長l根據砂輪模型的尺寸確定，中心坐標定義在直角坐標系原點O(0，0)，且內部顆粒緊密排列。

3.根據權利要求1所述的一種考慮磨粒形狀及其分布隨機性的砂輪離散元建模方法，其特征在于，所述步驟(2)中的圓C₁、圓C₂的方程分別如下：

x²+y²＝R₁² (1)

x²+y²＝₂R (2)

式中，R₁為圓C₁的半徑,其取值為：

R₁＝0.5l (3)

R₂為圓C₂的半徑,其取值為：

R₂＝R₁+r_i (4)

式中，r_i為步驟(3)所述的圓C_i的半徑，l為計算邊界的長度，圓C₁、圓C₂的圓心坐標與模型中心坐標O(0，0)重合。