[發明專利]一種非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法及系統

有效

• 申請號: 202110454631.0
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113111560B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 季忠;薛瑞青;劉韌;盧國鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法，其特征在于：生成的模型為二維模型，包括以下過程：

獲取礦物鑄件的尺寸數據和骨料級配數據；

確定建模空間的高度和寬度；

根據骨料級配數據，將骨料顆粒按尺寸從大到小分成多段，根據瓦拉文公式，得到各個尺寸范圍內顆粒面積和；

根據骨料級配，將建?？臻g在豎直方向上分段，保證其段數與骨料顆粒的級配段數相同；

在建?？臻g內，產生一個隨機點；

以此隨機點為中心，生成骨料顆粒的基體圓，基體圓的尺寸與其在建模空間內的位置參數密切相關且同時符合預設的線性分布與正態分布的復合函數；

根據基體圓生成內接多邊形，將多邊形的頂點沿半徑方向向內或向外偏移，生成不規則的多邊形骨料顆粒；

判斷生成的骨料顆粒是否與已存在的骨料顆粒發生干涉，若干涉，刪除該骨料顆粒，否則，執行下一步；

若生成的骨料顆粒位于建?？臻g的內部，則直接保存該顆粒的面積；若骨料顆粒與模型左、右邊界相交，則復制并平移該顆粒預設距離至對側邊界處，且只保留骨料顆粒在模型空間內的部分，并保存該顆粒在模型空間內的面積；

統計各尺寸范圍內各顆粒模型的面積和，當各顆粒模型的面積和與瓦拉文公式計算得到的顆粒面積和的差值在預設范圍時，得到建模空間中各個尺寸范圍內的所有顆粒模型；

以所有骨料顆粒作為第一相，并劃分有限元網格，以顆粒之間的間隙作為第二相，并劃分有限元網格，得到材料單元；

根據礦物鑄件的尺寸，將獲得的材料單元多次復制，形成首尾相接的多個材料單元組成的陣列，得到最終的非均質礦物鑄件的細觀結構模型。

2.如權利要求1所述的非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法，其特征在于：

利用正態分布函數和線性分布函數構建復合函數，確定基體圓的半徑：

根據第m級配段所需骨料顆粒的最大篩孔直徑、最小篩孔直徑以及建?？臻g高度，確定線性分布函數的系數；

構建正態分布函數和線性分布函數的復合函數，確定基體圓半徑為線性分布函數的系數與隨機點的縱坐標的乘積再與最大篩孔直徑的加和。

3.如權利要求2所述的非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法，其特征在于：

以隨機點為基體圓的圓心，圓心的獲取，包括以下過程：

根據隨機分布函數，確定隨機點在水平方向上的坐標；

在垂直方向上，根據正態分布概率函數，生成服從正態分布的隨機數rand＝N(μ，σ²)；其中，μ表示骨料顆粒集中分布的位置；σ表示在垂直方向上骨料顆粒向上或向下分布時的離散程度；

在垂直方向上，構造服從正態分布的函數h＝rand×H，確定隨機點的在豎直方向的坐標，其中H為建?？臻g的高度。

4.如權利要求2所述的非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法，其特征在于：

線性分布函數的系數為某一級配段的最小篩孔直徑與最大篩孔直徑之間的差值再與建?？臻g高度的比值。

5.如權利要求2所述的非均質礦物鑄件細觀結構模型生成方法，其特征在于：

將顆粒之外的一個薄層視為界面過渡層并作為第三相，并劃分有限元網格，根據第一相、第二相和第三相構建的有限元網格，得到材料單元。