[发明专利]一种考虑磨粒形状及其分布随机性的砂轮离散元建模方法

权利要求书

1.一种考虑磨粒形状及其分布随机性的砂轮离散元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立一个正方形边界，并作为计算区域，在内部生成紧密排列的颗粒；

(2)在正方形区域中心定义两个大同心圆，其内部圆记为C₁，外部圆记为C₂，以圆C₁作为砂轮粘结体轮廓，表征磨粒轮廓的多边形,记为Q_i，分布于圆C₁与圆C₂之间的区域；

(3)表征磨粒轮廓的多边形Q_i径向分布随机性的实现：定义包含多边形的两个小同心圆，其内部圆记为C_i，外部圆记为C_i+1，小同心圆的圆心坐标随机分布于步骤(2)所述的圆C₁与圆C₂组成的区域之间；多边形Q_i的中心与圆C_i和圆C_i+1的圆心重合，多边形Q_i的中心坐标在径向的随机分布使得表征磨粒轮廓的多边形能够以随机深度嵌入粘结体轮廓内；

(4)表征磨粒轮廓的多边形Q_i周向分布随机性的实现：在步骤(3)得到径向随机的多边形的中心坐标后，重复步骤(3)所述的方法，生成新的多边形Q_j的中心坐标，通过对两个多边形的中心距的控制，确保多边形Q_i与多边形Q_j不发生重叠，通过控制每个新生成的多边形与已生成的多边形的中心距，确保所有生成的多边形之间不发生重叠；

(5)表征磨粒轮廓的多边形Q_i形状随机的实现：多边形Q_i的边数由随机生成的节点数决定，其形状由各节点到其中心点的距离及各节点到其中心点的线段与水平坐标轴的夹角控制，多边形Q_i在圆C_i与圆C_i+1组成的环形区域内生成；

(6)生成一个形状及其分布随机的表征磨粒轮廓的多边形后，重复步骤(4)、步骤(5)所述的方法，生成相互不重叠的k个多边形，k个多边形随机分布于圆C₁与圆C₂之间的区域之间；

(7)对颗粒进行分组：所有的多边形内的颗粒定义为磨粒组，圆C₁内的颗粒定义为粘结体组；

(8)删除磨粒组及粘结体组以外的颗粒，并在粘结体内再删除一部分颗粒；

(9)赋予磨粒组及粘结体组的颗粒键连接模型，建立二维砂轮离散元模型。

2.根据权利要求1所述的一种考虑磨粒形状及其分布随机性的砂轮离散元建模方法，其特征在于，所述步骤(1)中建立的正方形边界是颗粒生成后的计算范围，其边长l根据砂轮模型的尺寸确定，中心坐标定义在直角坐标系原点O(0，0)，且内部颗粒紧密排列。

3.根据权利要求1所述的一种考虑磨粒形状及其分布随机性的砂轮离散元建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中的圆C₁、圆C₂的方程分别如下：

x²+y²＝R₁² (1)

x²+y²＝₂R (2)

式中，R₁为圆C₁的半径,其取值为：

R₁＝0.5l (3)

R₂为圆C₂的半径,其取值为：

R₂＝R₁+r_i (4)

式中，r_i为步骤(3)所述的圆C_i的半径，l为计算边界的长度，圆C₁、圆C₂的圆心坐标与模型中心坐标O(0，0)重合。