[发明专利]一种二维混凝土骨料的分级配随机生成方法

权利要求书

1.一种二维混凝土骨料的分级配随机生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、确定骨料投放的二维目标区域及目标区域的面积

步骤2、确定骨料三维级配，依据拉瓦文公式，计算出不同级配骨料在二维投放目标区域上出现的概率，作为骨料的二维级配，结合步骤1确定的投放目标区域总面积，计算出各级配骨料面积的理论值；

步骤3、在目标区域内，按照级配从大到小的顺序，逐级配生成满足二维级配要求的随机多边形作为骨料的几何模型；

具体步骤为：

步骤3.1：生成粒径大小介于第一级配范围内的一系列随机圆形，并记录所有随机圆形的几何信息，包括圆心坐标和半径，圆心坐标及半径运用马特螺旋算法(MersenneTwister)随机生成，且保证每一个圆不与投放区域的边界相交；

步骤3.2：判断步骤3.1中生成的各随机圆形的位置关系， 判断方法为：当两个圆的圆心距小于半径和时，判定这两个圆的位置产生重叠，删除时序上后生成的圆，保留先生成的圆；

步骤3.3：在步骤3.2所得的各个随机圆形的圆周上随机选点，顺次连接这些点，形成长度随机的线段，将各个随机圆形切割为随机多边形；

步骤3.4：验证骨料含量

将步骤3.3中所得的所有随机线段的信息导入AutoCAD，计算该级配骨料的面积，并与步骤2中所得的面积理论值进行对比，如果面积分数相差不超过4％，则生成下一级配骨料；

步骤3.5：生成下一级配骨料

重复步骤3.1和3.2，生成下一级配骨料，并按照步骤3.2中的方法，计算本次生成的随机圆形与上一级配中生成的随机圆形的位置关系，删除本级配生成的随机圆形中与上一级配中生成的随机圆形有位置重叠的圆形；重复步骤3.3和3.4，生成满足本级配要求的随机多边形；

步骤3.6：重复以上步骤，直至所有级配的骨料几何模型生成完毕。

2.如权利要求1所述的一种二维混凝土骨料的分级配随机生成方法，其特征在于：所述步骤3.3中的随机多边形生成方法是利用随机圆形的直径来标定骨料的粒径，在圆周上选定两个位于圆直径上的点作为粒径标定点，用于标定骨料粒径，并以这条直径为分界线，将圆形分为上下两个半圆；利用EXCEL中的马特螺旋算法，随机生成n1和n2个介于0-100之间的随机数，并分别计算每个随机数占该组随机数和的比例，依据此比例，将上、下半圆分别划分为n₁和n₂个随机扇形，计算每个扇形对应的圆心角；不重复地在上、下半圆每个圆心角的数值范围内再次生成n₁和n₂个随机数，依据此时生成的随机数，计算圆周上与该圆心角对应的点，依次将这些点与粒径标定点相连，分别得到(n₁+1)和(n₂+1)条线段，利用这些线段，即可将圆分割成为随机多边形，通过改变n1和n2，可以控制骨料形状，但其取值不会影响骨料的粒径；每个级配中所有随机多边形骨料的几何模型同步生成。

3.如权利要求1中所述的一种二维混凝土骨料的分级配随机生成方法，其特征在于：所述步骤3.4中计算某一个级配多边形骨料面积的方法，是将在EXCEL中生成的随机线段几何信息，批量导入AutoCAD，在AutoCAD软件中生成随机多边形的几何图形，使用region命令，将全部多边形闭合，再使用union命令，将全部多边形合并为一个整体，最后使用area命令，计算当前级配骨料的总面积。