[发明专利]一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法

权利要求书

1.一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，包括：

步骤S1：生成碎石土级配曲线；

步骤S2：建立的归一化随机凸多边形的形状库；

步骤S3：采用基于中轴转换的圆盘填充覆盖法得到形状库中各多边形的圆盘填充表示；

步骤S4：根据形状库按照各多边形的圆盘填充表示，基于级配曲线随机生成大小不等的凸多边形颗粒；

步骤S5：生成小直径颗粒填补在凸多边形颗粒之间；

步骤S6：添加重力场，使整个系统平衡，完成模型的构建。

2.根据权利要求1所述的一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：采用两端截断的两参数Weibull分布模型生成碎石土地层中碎石颗粒的级配曲线。

3.根据权利要求1所述的一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

步骤S21：随机生成凸多边形；

步骤S22：将凸多边形的最小外接矩形中宽度最小的矩形作为该凸多边形的宽度；

步骤S23：按照各凸多边形的宽度归一化处理，建立的归一化随机凸多边形的形状库。

4.根据权利要求3所述的一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，所述步骤S21中对任一随机凸多边形的生成过程包括：

步骤S211：随机生成凸多边形的期望边数；

步骤S212：以一个单位圆为起点，在单位圆上随机生成三个点，构成三角形；

步骤S213：判断当前生成的凸多边形的边数是否达到期望边数，若为是，则完成该凸多边形的边数，若为否，则执行步骤S214；

步骤S214：当前凸多边形的最长边的边长为直径，在该圆内向原来的凸多边形外拓展，形成新的顶点，将新顶点和既有的所有顶点作为新的凸多边形的顶点生成凸多边形，并执行步骤S213。

5.根据权利要求3所述的一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述外接矩形为：存在任一长或宽覆盖该凸多边形的任一边、且将整个凸多边形包络于内的矩形。

6.根据权利要求1所述的一种考虑颗粒形状随机性的碎石土层离散元模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中对任一凸多边形的处理得到其圆盘填充表示的过程具体包括：

步骤S31：生成凸多边形的中轴线；

步骤S32：基于中轴线进行圆盘的覆盖与填充；

步骤S33：将多有圆盘的集合作为该多边形的圆盘填充表示。