[发明专利]一种含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法

说明书

本发明公开了一种含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法，主要用于工程陶瓷等脆性材料的离散元仿真研究。首先，建立一个封闭区域，在其内部生成一定数量且具备相应属性的颗粒，该颗粒服从随机分布且紧密排列；然后，选择合适的接触模型，对颗粒赋予一定强度的接触键；其次，确定一定数量的位置以及形状随机的非规则多面体孔洞缺陷。最后，删除孔洞内的颗粒，形成孔洞缺陷。本方法易于编程实现，更符合实际脆性材料中缺陷存在状态，使仿真结果更精确，更符合实际情况，提高仿真实验的有效性。

技术领域

本发明属于工程陶瓷等脆性材料缺陷建模实验仿真过程中的研究，具体涉及了一种含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法。

技术背景

由于计算机技术的飞速发展，以计算机建模来模拟各种材料以进行仿真实验的方式越来越受到研究人员的喜爱与支持，因为与实际实验相比，计算机建模仿真同样具备各项参数的测试以及测量能力，其能较为准确地反应真实值，且其参数调试便捷、成本低，能够进一步为进行真实实验提供宝贵的实验参数及结果对比。

材料在制备过程中，难免会存在一些缺陷，如空隙，裂纹，夹杂等，这些缺陷对于材料的性能有着至关重要的影响。对于这些工程实际问题中，如果仅仅是通过实验研究分析，这其中的物力人力的成本是巨大的，实验还可能具备一定的危险性或者需要很久的时间才能了解系统参数的变化所可能带来的后果，付出的代价是巨大的，并且结果不一定理想。譬如涂层材料价比黄金，试车过程繁琐，若通过实验去确定材料中孔隙率分布、孔隙大小、微裂纹长度等因素会浪费大量的人力物力。因此，有必要提出一种新的适用任意形状以及位置随机分布的含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法，从已掌握的文献以及专利来看，对于含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法的介绍仅查阅到一则关于一种考虑孔洞缺陷形状及其分布随机性的脆性材料离散元建模方法(CN108846186A)，且该方法仅针对二维不规则缺陷的生成方法，而实际情况中材料缺陷都是三维立体的，故本方法的提出是基于实际情况的进一步优化。

发明内容

为了满足目前对于生成更符合实际情况的缺陷建模方法的需求，本文提出了一种含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法。

本发明采用的技术方案是一种含随机非规则多面体孔洞缺陷的脆性材料生成方法，其特征在于，建立非规则多面体孔洞缺陷，尤其是建立离散元缺陷模型的方法步骤如下：

(1)在一封闭的计算区域内生成一定数量的颗粒，对颗粒的密度、阻尼、刚度属性及颗粒间接触模型的属性进行赋值，并通过颗粒的相互作用使其达到稳定紧密排布的状态，得到脆性材料基础模型；

(2)导入材料的孔隙率，运行位置随机函数，生成缺陷中心的位置以及间距；