[发明专利]一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法

权利要求书

1.一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法，其特征在于包括以下步骤：

(S1)通过偏光显微镜和高分辨率的相机采集板岩切片和板岩试件中片理构造的统计特征；

(S2)采用蒙特卡罗方法根据统计特征批量生成随机板岩试样；在每个随机板岩试样的生成过程中，采用将一维随机场与二维随机场相融合的方式实现随机板岩试样多尺度特征的三维数字化重构；

(S3)依据三维数字化重构的随机板岩试样建立随机有限元数值模型，用于预测板岩试样的物理力学特性及其统计特征。

2.根据权利要求1所述的一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法，其特征在于：步骤(S1)中通过偏光显微镜采集板岩切面图像，根据图像特征确定片理面的角度，并获取片理面厚度t的均值、方差和相关距离。

3.根据权利要求2所述的一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法，其特征在于：步骤(S1)中采用高分辨率相机获取板岩试件的图像，通过图像像素与试件实际尺寸之间的关系，得到片理面间距d的均值、方差和相关距离。

4.根据权利要求3所述的一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法，其特征在于：每个随机板岩试样的生成过程具体包括：将片理面间距视作一维随机场，并将片理面厚度视作二维随机场；采用随机场理论和片理面间距的统计参数生成板岩试件中n+1个片理面的间距d_i，其中i为小于n+1的正整数；并采用随机场理论依据片理面厚度的统计参数依次生成n+1个片理面；最后，将n个片理间距和n+1个片理面融合在一起，即可生成一个完整的随机板岩试样。

5.根据权利要求4所述的一种随机板岩试样的三维数字化重构及数值模拟方法，其特征在于：每个随机有限元数值模型的建立过程具体包括以下步骤：将随机板岩试样导入数值软件，将基质划分为实体单元和无厚度的黏结单元，将片理面划分为无厚度的黏结单元，并将三维数字化试样中片理面厚度赋予片理面的黏结单元；施加边界和荷载条件，即可得到有限元数值模型。