[发明专利]一种非均质岩土材料周期性数值模型生成方法和装置

权利要求书

1.一种非均质岩土材料周期性数值模型生成方法，其特征是，包括：

获取待模拟的非均质岩土体的结构参数数据；

根据所获取的结构参数数据，确定材料颗粒投放的区域及其边界和顶点；

在已确定的区域内，依次随机生成材料颗粒的位置，并将材料颗粒投放至所生成的位置；

在各材料颗粒投放过程中：响应于边界顶点位于材料颗粒内部，则将相应材料颗粒平移复制到其余顶点上；响应于材料颗粒与区域边界相接触，则将相应材料颗粒平移复制到相应区域边界的对边上；响应于材料颗粒全部位于区域内部，但与已投放的材料颗粒相接触，或者平移复制后的材料颗粒与已投放的材料颗粒相接触，则放弃投放，重新随机生成新的颗粒位置；

对颗粒投放完成的材料颗粒岩土体模型，沿区域边界进行修剪；

对修剪后的材料颗粒岩土体模型进行网格周期性剖分，即生成待模拟非均质岩土体的周期性数值模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：利用生成的待模拟非均质岩土体的周期性数值模型进行数值试验，以确定模型对应的实际非均质岩土体材料的力学特性和力学参数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述非均质岩土体的结构参数数据包括颗粒级配、体积分数，以及其它相关结构参数数据。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述材料颗粒投放的区域为矩形，材料颗粒的形状采用椭圆形或多边形，根据颗粒级配曲线和体积分数生成。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，颗粒投放完成的标志为：重复材料颗粒位置的生成和投放操作至设定的次数，则颗粒投放完成。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，颗粒投放完成的标志为：重新生成的新的颗粒位置的投放结果为放弃投放，达到设定的连续次数。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述对修剪后的材料颗粒岩土体模型进行网格周期性剖分包括：

确定投放区域每一对平行边界上的网格节点数量；

按照已确定的网格节点数量，利用Delaunay剖分算法，生成网格节点和单元，得到有限元网格模型，即为待模拟非均质岩土体的周期性数值模型。

8.一种非均质岩土材料周期性数值模型生成装置，其特征是，包括：

数据获取模块，用于接收外部输入的待模拟非均质岩土体的结构参数数据；

投放区域确定模块，用于根据所获取的结构参数数据，确定材料颗粒投放的区域及其边界和顶点；

颗粒投放模块，用于在已确定的区域内，依次随机生成材料颗粒的位置，并将材料颗粒投放至所生成的位置；

在各材料颗粒投放过程中：响应于边界顶点位于材料颗粒内部，则将相应材料颗粒平移复制到其余顶点上；响应于材料颗粒与区域边界相接触，则将相应材料颗粒平移复制到相应区域边界的对边上；响应于材料颗粒全部位于区域内部，但与已投放的材料颗粒相接触，或者平移复制后的材料颗粒与已投放的材料颗粒相接触，则放弃投放，重新随机生成新的颗粒位置；

模型修剪模块，用于对颗粒投放完成的材料颗粒岩土体模型，沿区域边界进行修剪；

以及网格剖分模块，用于对修剪后的材料颗粒岩土体模型进行网格周期性剖分，即生成待模拟非均质岩土体的周期性数值模型。

9.一种非均质岩土材料的数值试验装置，其特征是，包括：

数据获取模块，用于接收外部输入的待模拟非均质岩土体的结构参数数据；

投放区域确定模块，用于根据所获取的结构参数数据，确定材料颗粒投放的区域及其边界和顶点；

颗粒投放模块，用于在已确定的区域内，依次随机生成材料颗粒的位置，并将材料颗粒投放至所生成的位置；

在各材料颗粒投放过程中：响应于边界顶点位于材料颗粒内部，则将相应材料颗粒平移复制到其余顶点上；响应于材料颗粒与区域边界相接触，则将相应材料颗粒平移复制到相应区域边界的对边上；响应于材料颗粒全部位于区域内部，但与已投放的材料颗粒相接触，或者平移复制后的材料颗粒与已投放的材料颗粒相接触，则放弃投放，重新随机生成新的颗粒位置；

模型修剪模块，用于对颗粒投放完成的材料颗粒岩土体模型，沿区域边界进行修剪；

网格剖分模块，用于对修剪后的材料颗粒岩土体模型进行网格周期性剖分，即生成待模拟非均质岩土体的周期性数值模型；

以及数值试验模块，用于利用已生成的周期性数值模型，进行针对所模拟非均质岩土体的数值试验，得到所模拟非均质岩土体的力学特性和力学参数。