[发明专利]粗粒料三维块体系统生成方法、装置、存储介质及设备

权利要求书

1.粗粒料三维块体系统生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据级配要求，获取满足级配要求的粗粒料三维块体系统随机投放前的颗粒集，所述颗粒集的总体积与待投放粗粒料颗粒试样的总体积相等；

构建待投放区域，所述待投放区域的底面形状与待生成粗粒料三维块体系统的底面形状相同，所述待投放区域的高度大于待生成粗粒料三维块体系统的高度；

将所述粗粒料三维块体系统随机投放前的颗粒集中的颗粒在随机投放模型的控制条件下，投放至所述待投放区域，得到随机投放的粗粒料三维块体系统；

针对所述随机投放的三维块体系统在高度方向压实，得到选定的粗粒料三维块体系统；

所述根据级配要求，获取满足级配要求的粗粒料三维块体系统随机投放前的颗粒集的步骤中，每一级配中的粗粒料颗粒满足以下条件：

其中，

V_i-第i级配中，粒径位于内的粗粒料颗粒的总体积，其中，P_i^s-第i级配的设定粒径，-第i+1级配的设定粒径；

V_g-待投放粗粒料颗粒试样的总体积；

-第i级配中，粒径为P_i^s及小于该粒径的粗粒料颗粒体积含量所占的百分比；

-第i+1级配中，粒径为及小于该粒径的粗粒料颗粒体积含量所占的百分比；

i为自然数；

所述根据级配要求，获取满足级配要求的粗粒料三维块体系统随机投放前的颗粒集步骤具体包括以下步骤：

从基准形态库中随机抽取一个颗粒，计算它的体积和最小外接球的直径D^s；

计算随机尺寸缩放比例将粒径控制在范围内：

其中，

那么，缩放后颗粒的体积可表示为：

将粒径位于0.99P_i^s～P_i^s或范围内的颗粒过滤掉；

重复操作，直至粒径位于范围内的颗粒的总体积V_iC首次超过V_i；为使V_iC＝V_i，可按照下式对已生成所有颗粒的尺寸进行统一地缩放：

其中，L_r介于0.99～1.0之间。

2.根据权利要求1所述的粗粒料三维块体系统生成方法，其特征在于，所述粗粒料三维块体系统随机投放前的颗粒集中的颗粒的顶点坐标信息获取方法包括以下步骤：

遍历第i级配下的所有已生成颗粒，首先确定颗粒m的形心点

然后确定由O_m指向颗粒顶点j的方向矢量

对每个颗粒顶点的方向矢量进行同比例缩放；

以每个颗粒形心为基点绕x、y和z轴随机旋转角度α、β和γ，计算出经过缩放后的颗粒顶点的坐标

其中，

3.根据权利要求1所述的粗粒料三维块体系统生成方法，其特征在于，所述待投放区域包括底部约束板、侧约束板，

所述侧约束板的径向截面形状与底部约束板的形状相同，

所述侧约束板通过其底边缘固定连接于所述底部约束板的外缘，

所述侧约束板的轴向高度大于待生成粗粒料三维块体系统的高度，

于所述底部约束板和侧约束板之间形成所述待投放区域。

4.根据权利要求3所述的粗粒料三维块体系统生成方法，其特征在于，针对所述随机投放的三维块体系统在高度方向压实，得到所述粗粒料三维块体系统的步骤通过压实板实现，其中，

所述压实板的形状与所述侧约束板的径向截面形状相同，所述压实板与所述侧约束板的内壁之间构成沿所述侧约束板轴向的移动副。

5.根据权利要求1所述的粗粒料三维块体系统生成方法，其特征在于，针对所述随机投放的三维块体系统在高度方向压实，得到所述粗粒料三维块体系统的步骤具体包括以下步骤：

在压实起始阶段，采用纯动力计算；

当随机投放的粗粒料三维块体系统首次触底时，施加带有阻尼的动力计算。