[发明专利]一种多级配高体积分数混凝土模型构建方法有效
申请号: | 202011230867.8 | 申请日: | 2020-11-06 |
公开(公告)号: | CN112348913B | 公开(公告)日: | 2023-10-20 |
发明(设计)人: | 丁洋;卢强;王占江;刘赟哲 | 申请(专利权)人: | 西北核技术研究所 |
主分类号: | G06T11/00 | 分类号: | G06T11/00;G06T7/62;G06T17/00 |
代理公司: | 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 | 代理人: | 郑丽红 |
地址: | 710024 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 多级 体积 分数 混凝土 模型 构建 方法 | ||
1.一种多级配高体积分数混凝土模型构建方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、设定目标区域为长length、高height的长方形,总级配数为T,设定第i级颗粒平均等效圆直径为Di,第i级种子点数为ki;
步骤二、在步骤一设定的目标区域内,依次生成包含ki个种子点的i级均匀分布种子点阵,并存储各级种子点坐标;
步骤三、依次将步骤二中的各级种子点阵在初始位置附近随机抖动,并更新种子点坐标;
步骤四、对步骤三中的T级种子点阵,按级别从高到低的顺序,采用斥力重排法将高级别种子点附近的低级别种子点斥开,并更新种子点坐标;
步骤五、为各级种子点赋予权值wi,采用加权Voronoi算法对所有种子点进行区域划分,生成Voronoi多边形,每一个多边形对应一个初始颗粒,并将各种子点坐标及其所对应颗粒的顶点坐标存储为颗粒数据文件;
步骤六、将步骤五中的各初始颗粒进行重构,生成多级配骨料模型。
2.根据权利要求1所述的多级配高体积分数混凝土模型构建方法,其特征在于:步骤六中,骨料模型构建方法包括以下步骤:
6.1)遍历颗粒数据文件中的每个颗粒,在颗粒各边分别随机选取一个参考点,并存储参考点坐标;
6.2)过相邻两个参考点作与对应边相切的椭圆,以两参考点之间的椭圆弧代替两参考点之间的多边形尖角,各椭圆弧首尾相连构成的图形即为骨料颗粒模型。
3.根据权利要求2所述的多级配高体积分数混凝土模型构建方法,其特征在于,步骤6.2)中,过相邻两个参考点作与对应边相切椭圆弧的过程为:
a)遍历颗粒每一个顶点,将当前顶点标记为A,将顶点A与其相邻两个参考点M、N构成的线段分别延长一倍至点B、C,构建参考三角形ABC,作底边BC上的高AD及中线AE;
b)求出向量与x轴正方向夹角λ为:
式中,为x轴正方向单位向量,x轴方向为目标区域的长度方向;
c)构建坐标旋转变换矩阵及坐标平移变换矩阵T=[xB yB],(xB、yB)为B点坐标;
d)记底边BC长为构建正△A1B1C1,其中B1坐标为(0,0),C1坐标为作△A1B1C1的内切圆O1,则参考△ABC可由正△A1B1C1经一次伸缩变换、一次错切变换和一次旋转平移变换得到,△A1B1C1的内切圆O1随之变换成与△ABC相切于三边中点的椭圆,其中伸缩变换系数错切变换角度γ为AD绕A点旋转至AE的角度,逆时针为正,则待求椭圆弧的参数方程(x,y)为:
式中,r为△A1B1C1的内切圆O1的半径,θ为极坐标系下的角度参数,(α,β)为△A1B1C1内切圆O1经伸缩变换和错切变换后的参数方程。
4.根据权利要求1或2或3所述的多级配高体积分数混凝土模型构建方法,其特征在于,步骤四中,斥力重排方法为:设定各级种子点受到比其级别更高种子点的斥力作用,按照从T-1级到1级的顺序,将各级种子点按照其所受综合斥力作用移动,移动后即时更新种子点坐标,其中,第i级第m个种子点因综合斥力作用产生的位移矢量为:
式中,为第i级第m个种子点因综合斥力作用所产生的位移矢量,为第i级第m个种子点与更新后的第j级第n个种子点构成的矢量,kj为第j级种子点总数,fij为第i级与第j级种子点之间的斥力-位移函数。
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