[发明专利]一种泰森多边体单元构建及划分方法

权利要求书

1.一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将岩层(1)上边界(2)投影到超过其投影范围的水平面(3)内；

b、在水平面(3)内采用增添法不断生成泰森多边形(4)，当泰森多边形(4)的数量超过m时，停止增加泰森多边形(4)；

c、采用表达式编写Llody算法，并对泰森多边形(4)质心化程度进行p次反复调整；

d、将步骤c中的泰森多边形(4)投影到岩层(1)上表面(5)内，并对岩层(1)上表面(5)内的泰森多边形(4)进行n次逐层拉伸形成泰森多边体(6)；

e、对泰森多边体(6)进行网格划分；

f、在泰森多边体(6)的四周插入Cohesive单元(7)；

g、获取岩层(1)的单轴抗拉强度σ_t以及对应的拉应力-拉应变曲线；

h、获取岩层(1)的抗剪强度σ_τ以及对应的剪应力-剪应变曲线；

i、基于函数关系其中，K为弹性模量或剪切模量；σ_i为拉应力或者剪切应力；δ_i为拉伸或剪切位移；为拉伸或剪切弹性极限位移；或剪切极限位移；d_i为刚度折减系数；σ_res为残余强度；采用多段线性拟合方法，拟合步骤g和h中的拉应力-拉应变曲线和剪应力-剪应变曲线，获取K、和σ_res值；

j、对步骤f中的Cohesive单元(7)赋予双线性牵引力分离准则，并将步骤i中的K、和σ_res值输入双线性牵引力分离准则中；

k、将混合模式幂函数失效准则赋予Cohesive单元(7)。

2.根据权利要求1所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤b中泰森多边形的数量m与岩层完整性k、岩层最长特征尺寸L₁和最短特征尺寸L₂相关：当k≥0.75时，当0.55≤k0.75时，当0.15≤k0.55时，当k0.15时，式中[]表示取整。

3.根据权利要求1所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤c中对泰森多边形质心化调整次数p与岩层完整性k相关：当k≥0.75时，p＝25；当0.55≤k0.75时，p＝10；当0.15≤k0.55时，p＝5；当k0.15时，p＝2。

4.根据权利要求1所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤d中的泰森多边形逐层拉伸次数n与岩层(1)的普氏系数f相关，关系为：当0f8时，n＝5；当8≤f12时，n＝4；当f≥12时，n＝3。

5.根据权利要求1所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤e中网格尺寸q与岩层最短特征尺寸L₂存在的关系为：

6.根据权利要求1所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤k中混合模式幂函数失效准则表达式为：式中G_IC为拉伸方向断裂能；G_IIC为第一方向剪切断裂能；G_IIIC为第二方向剪切断裂能。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤e中，基于ABAQUS的开发平台采用网格尺寸为q的六面体或者三棱柱对泰森多边体进行网格划分。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤f中，对泰森多边体的四周插入Cohesive单元(7)是基于ABAQUS的开发平台并采用Python语言。

9.根据权利要求1～6任一项所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤g中，采用巴西劈裂试验获取岩层(1)的单轴抗拉强度σ_t以及对应的拉应力-拉应变曲线。

10.根据权利要求1～6任一项所述的一种泰森多边体单元构建及划分方法，其特征在于：步骤h中，采用剪切实验获取岩层(1)的抗剪强度σ_τ以及对应的剪应力-剪应变曲线。