[发明专利]破碎状态的粗集料颗粒离散元方法

权利要求书

1.一种破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)粗集料颗粒初筛：通过标准筛筛分粗集料颗粒，将其按照粒径大小分为多档粗集料颗粒，筛分出的每一档粗集料颗粒保证数量足够；

(2)CT扫描：对筛分出的每一档粗集料颗粒进行CT扫描，获得每一个粗集料颗粒的形态轮廓图像；

(3)离散元软件PFC2D建模：结合图像处理技术识别粗集料颗粒轮廓信息，在离散元软件内建立系列圆盘族重构虚拟颗粒形态，并利用Cluster命令将圆盘族定义为一个整体，同时建立单轴贯入试验虚拟试件模型；

(4)单一粒径粗集料颗粒接触刚度模型参数标定：进行不同粒径的粗集料单轴贯入室内试验与虚拟试验，确定每一档粗集料颗粒的接触刚度模型微观参数；

(5)单一粒径粗集料颗粒贯入阻力下破碎量统计：确定单轴贯入室内试验下，每一档粗集料颗粒因外部贯入阻力而破碎的颗粒质量分数；

(6)不同级配的粗集料颗粒贯入阻力下破碎量统计：确定单轴贯入室内试验下，选定级配的每一档粗集料颗粒因外部贯入阻力而破碎的颗粒质量分数；

(7)基于粗集料颗粒破碎量修正平行连接模型参数：赋予Cluster定义的虚拟颗粒平行连接模型，以确保虚拟颗粒为可变形、可破碎刚体，依据单一粒径、不同级配的粗集料颗粒贯入阻力下的颗粒破碎量，完成平行连接模型的参数修正。

2.根据权利要求1所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(1)中，粗集料筛分后，采用圆柱形铁质容器装盛粗集料颗粒。

3.根据权利要求1所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将CT扫描并处理后的颗粒轮廓信息导入至离散元软件PFC2D中，精确成型每一个粗集料颗粒的真实形态，每一个粗集料虚拟颗粒由一系列圆盘族组成，区别于传统的Clump命令方法，以Cluster命令流定义虚拟颗粒，以接触刚度模型定义圆盘的接触属性，以平行连接模型定义Cluster圆盘族内的圆盘初始连接属性。

4.根据权利要求1所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对不同档单一粒径粗集料颗粒进行单轴贯入室内、虚拟实验，拟合虚拟实验数据使其无限逼近真实的室内试验数据，获得并确定每一档单一粒径颗粒的接触刚度模型微观参数，所确定的接触刚度模型微观参数依据颗粒粒径划分，即不同粒径的颗粒接触刚度参数并不一致，需要分开确定。

5.根据权利要求1所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(5)中，对单一粒径颗粒破碎量统计分析时，确定每一档粒径在单一粒径贯入试验下的颗粒破碎量。

6.根据权利要求1所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(6)中，采用不同的级配进行单轴贯入试验，并统计同一个试件内不同粒径颗粒的破碎量；根据选择的不同级配，成型室内单轴贯入试验试件，每一档粒径颗粒的颜色需保持不同，根据级配组成确定各档粒径颗粒的所需用量，圆柱形试件经过干捣压实后成型不同级配的室内贯入试验试件。

7.根据权利要求6所述的破碎状态的粗集料颗粒离散元方法，其特征在于：所述步骤(6)中，对选定级配并成型的室内试件进行单轴贯入试验，其中仅仅采用级配中的粗集料形成骨架而没有细集料，单轴贯入试验完成后，利用标准筛重新统计试件内粗集料颗粒的级配组成；通过试验后标准筛上残留的颗粒颜色区分该破碎的颗粒初始粒径的大小，来区分不同粒径颗粒的破碎状态。