[發明專利]基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法及系統

在審

• 申請號: 202310011466.0
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116050231A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 劉聰;周宗青;褚開維;高成路;屠文鋒;李剛;王利戈;劉玉英;孫益鑫
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

針對巖土工程問題進行數值模擬，得到計算域內非均勻隨機分布的空間離散點集；

對空間離散點集進行不規則網格剖分，得到四面體網格；

基于得到的四面體網格，并構建對應每個離散點的多面體空間網格；

采用多面體圖形算法計算當前離散點坐標處的孔隙率；

當孔隙率大于設定值，在當前顆粒位置處插入新的顆粒單元進行非均勻離散點集的優化處理，將優化后的離散顆粒點集進行連續化處理。

2.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于：采用顆粒離散元方法進行巖土工程問題數值模擬，獲得計算域內非均勻隨機分布的空間離散點集。

3.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于：采用Delaunay四面體網格剖分方法對計算域進行不規則網格剖分。

4.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于，采用Delaunay四面體網格剖分方法對計算域進行不規則網格剖分的方法，包括如下步驟：

將得到根據空間離散點集的位置坐標信息，將離散點集映射于三維空間直角坐標系中；

以三維空間坐標系中固定坐標點為作為四面體的網格結點，形成四面體不規則網格；

按照空外接圓準則和最大最小角準則，對空間不規則四面體進行網格優化，進而得到Delaunay四面體網格結構。

5.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于，構建對應每個離散點的多面體空間網格采用Voronoi算法構建泰森多邊形：針對每個離散點A，獲取該離散點A相鄰的四面體單元的外接球球心，依次連接外接球球心，得到Voronoi空間多面體。

6.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于，孔隙率的計算方法為：依次計算每個離散點顆粒或離散元顆粒的體積，采用幾何圖形學算法計算當前顆粒坐標處所對應Voronoi多面體的體積，根據離散點顆粒體積以及多面體的體積計算當前顆粒坐標處的孔隙率。

7.如權利要求1所述的基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化方法，其特征在于，在當前顆粒位置處插入新的顆粒單元，插值新顆粒的過程具體包括如下：計算當前顆粒形心坐標至Voronoi多面體每個面的距離，獲取與當前顆粒形心距離最遠的面以及垂足點，以最遠面的垂足點為圓心，插入新的離散元顆粒，新顆粒的半徑根據孔隙率計算得到，以使得填充的新顆粒能夠填充多面體之間的間隙，新顆粒的物理信息由兩個互相對稱顆粒物理信息線性插值得到。

8.基于圖形算法的離散元孔隙率計算與插值優化系統，其特征在于，包括：

空間離散點集獲取模塊：被配置為用于針對巖土工程問題進行數值模擬，得到計算域內非均勻隨機分布的空間離散點集；

四面體網格生成模塊：被配置為用于對空間離散點集進行不規則網格剖分，得到四面體網格；

多面體空間網格構建模塊：被配置為基于得到的四面體網格，并構建對應每個離散點的多面體空間網格；

計算模塊：被配置為用于多面體空間網格采用多面體圖形算法計算當前離散點坐標處的孔隙率；

插值模塊：被配置為當孔隙率大于設定值，在當前顆粒位置處插入新的顆粒單元進行非均勻離散點集的優化處理，將優化后的離散顆粒點集進行連續化處理。

9.一種電子設備，其特征在于，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成權利要求1-7任一項方法所述的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成權利要求1-7任一項方法所述的步驟。