[发明专利]一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法

说明书

一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法，包括以下步骤：步骤一，利用Python编程编写建立椭球体骨料模型的脚本算法；步骤二，根据统计模拟理论将随机骨料粒径函数引入Python脚本算法中，随机生成5～25mm的随机骨料粒径；步骤三，利用统计试验方法将骨料随机投放函数理论编入Python脚本算法中，实现椭球体骨料在模型空间中的随机投放；步骤四，利用Python语言建立椭球体再生骨料与椭球体天然骨料细观结构模型，创建三维复合材料框架模型并定义模型复合材料属性；步骤五，编写Abaqus后处理分析编程算法，将建模与仿真分析整体全过程相结合实现仿真试验全过程的自动化生成；具有方法简单快捷高效的特点。

技术领域

本发明属于再生混凝土三维模型构建技术领域，具体涉及一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法。

背景技术

随着我国城镇化进程的迅速开展，大量废弃混凝土成为急需要处理的问题垃圾。废弃混凝土可以循环再利用生成再生混凝土，道路工程、低层建筑和其他工程中都可使用这种再生材料。将再生混凝土运用到实际工程中是解决建筑垃圾的重要方式，从而实现资源的绿色可持续发展目标。

近年来，学者们对再生混凝土进行了诸如“劈裂粘结强度”、“抗压强度”等宏观力学性能方面的试验研究。混凝土宏观力学性能与混凝土的内部损伤发展有必然联系。试验研究对于研究再生混凝土骨料细观结构具有一定的局限性，而计算机模拟方法对于研究再生混凝土骨料细观结构提供了很多便利。基于细观模型的再生混凝土细观力学性能研究已成为现今再生混凝土研究领域的重点课题，如：韩丁等基于改进的分形布朗运动(FBM)和随机中点位移法建立三维骨料模型。岳强在数字图像处理与几何矢量转换技术的基础上与有限元网格自动生成方法结合提出真实再生混凝土细观有限元分析方法。肖建庄等在数字图像处理技术的基础上建立了再生混凝土粗骨料细观结构模型。糜凯华运用Matlab生成了混凝土三维球形随机细观骨料结构模型。郭瑞奇基于Fortran语言与ANSYS仿真软件提出生成含高体分比球形骨料混凝土细观模型混合方法。付兵等基于Visual C++提出了一种混凝土模型划分网格方法。马怀发编制了对含有凸多面体骨料的程序，实现了随机凸多边形骨料模型的生成。分析表明，学者们主要利用数字图像处理技术与Matlab、Fortran等语言对再生混凝土进行细观结构数值模拟研究，取得了一些研究成果，但还存在不足，如：数字图像处理技术难度较大，成本高且处理信息量大，实用性不高；Matlab、Fortran等语言的开发效率较低且针对大型数据运算执行效率较低，不具有跨平台的可移植性、可扩展性等优势，很难直接运用到Abaqus等仿真软件中进行仿真建模与分析处理，对于再生混凝土细观结构性能研究带来一定困难。学者们实现了球体、凸多面体等混凝土三相细观结构三维骨料模型的建立，但在再生混凝土领域五相或六相再生骨料三维细观结构骨料模型基本没有涉及。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法，可建立椭球体骨料模型，实现任何椭球体骨料模型仿真试验要求，具有方法简单快捷高效的特点。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法，包括以下步骤：

步骤一，利用Python编程编写建立椭球体骨料模型的脚本算法；

步骤二，根据统计模拟理论将随机骨料粒径函数引入Python脚本算法中，随机生成5～25mm的随机骨料粒径；

步骤三，利用统计试验方法将骨料随机投放函数理论编入Python脚本算法中，实现椭球体骨料在模型空间中的随机投放；

步骤四，利用Python语言建立椭球体再生骨料与椭球体天然骨料细观结构模型，创建三维复合材料框架模型并定义模型复合材料属性；

步骤五，编写Abaqus后处理分析编程算法，将建模与仿真分析整体全过程相结合实现仿真试验全过程的自动化生成。

所述的步骤一，具体做法是：