[發明專利]一種泰森多邊體單元構建及劃分方法

在審

• 申請號: 202111566879.2
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114239289A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 邰陽;于斌;段宏飛;孟祥斌;張小榮;楊偉航;劉俊余;霍丙杰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/10;G06T17/20;G06F119/14
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 張彩琴

1.一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、將巖層(1)上邊界(2)投影到超過其投影范圍的水平面(3)內；

b、在水平面(3)內采用增添法不斷生成泰森多邊形(4)，當泰森多邊形(4)的數量超過m時，停止增加泰森多邊形(4)；

c、采用表達式編寫Llody算法，并對泰森多邊形(4)質心化程度進行p次反復調整；

d、將步驟c中的泰森多邊形(4)投影到巖層(1)上表面(5)內，并對巖層(1)上表面(5)內的泰森多邊形(4)進行n次逐層拉伸形成泰森多邊體(6)；

e、對泰森多邊體(6)進行網格劃分；

f、在泰森多邊體(6)的四周插入Cohesive單元(7)；

g、獲取巖層(1)的單軸抗拉強度σ_t以及對應的拉應力-拉應變曲線；

h、獲取巖層(1)的抗剪強度σ_τ以及對應的剪應力-剪應變曲線；

i、基于函數關系其中，K為彈性模量或剪切模量；σ_i為拉應力或者剪切應力；δ_i為拉伸或剪切位移；為拉伸或剪切彈性極限位移；或剪切極限位移；d_i為剛度折減系數；σ_res為殘余強度；采用多段線性擬合方法，擬合步驟g和h中的拉應力-拉應變曲線和剪應力-剪應變曲線，獲取K、和σ_res值；

j、對步驟f中的Cohesive單元(7)賦予雙線性牽引力分離準則，并將步驟i中的K、和σ_res值輸入雙線性牽引力分離準則中；

k、將混合模式冪函數失效準則賦予Cohesive單元(7)。

2.根據權利要求1所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟b中泰森多邊形的數量m與巖層完整性k、巖層最長特征尺寸L₁和最短特征尺寸L₂相關：當k≥0.75時，當0.55≤k0.75時，當0.15≤k0.55時，當k0.15時，式中[]表示取整。

3.根據權利要求1所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟c中對泰森多邊形質心化調整次數p與巖層完整性k相關：當k≥0.75時，p＝25；當0.55≤k0.75時，p＝10；當0.15≤k0.55時，p＝5；當k0.15時，p＝2。

4.根據權利要求1所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟d中的泰森多邊形逐層拉伸次數n與巖層(1)的普氏系數f相關，關系為：當0f8時，n＝5；當8≤f12時，n＝4；當f≥12時，n＝3。

5.根據權利要求1所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟e中網格尺寸q與巖層最短特征尺寸L₂存在的關系為：

6.根據權利要求1所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟k中混合模式冪函數失效準則表達式為：式中G_IC為拉伸方向斷裂能；G_IIC為第一方向剪切斷裂能；G_IIIC為第二方向剪切斷裂能。

7.根據權利要求1～6任一項所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟e中，基于ABAQUS的開發平臺采用網格尺寸為q的六面體或者三棱柱對泰森多邊體進行網格劃分。

8.根據權利要求1～6任一項所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟f中，對泰森多邊體的四周插入Cohesive單元(7)是基于ABAQUS的開發平臺并采用Python語言。

9.根據權利要求1～6任一項所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟g中，采用巴西劈裂試驗獲取巖層(1)的單軸抗拉強度σ_t以及對應的拉應力-拉應變曲線。

10.根據權利要求1～6任一項所述的一種泰森多邊體單元構建及劃分方法，其特征在于：步驟h中，采用剪切實驗獲取巖層(1)的抗剪強度σ_τ以及對應的剪應力-剪應變曲線。