[发明专利]一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法及系统

权利要求书

1.一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据所需混凝土试件的形状与细观组份特征，确定所需混凝土试件的尺寸L×W、预制裂缝的尺寸l×w、骨料体积的份数Va、级配曲线、界面过渡区厚度t、网格精度a；

S2、根据所需混凝土试件的尺寸及网格精度，将试件截面离散为INT(L/a)×INT(W/a)个单元组成的映射网格平面，并将每一个单元网格赋初值0，将预制裂缝处的INT(l/a)×INT(w/a)个单元赋值为2；

S3、根据所需混凝土试件的级配曲线，随机生成各级配骨料形状，通过边界超越判断、裂缝侵入判断与骨料侵入判断，将其投放于映射网格平面之中并赋值2，根据过渡区厚度确定界面位置并赋值1；

S4、通过是否满足各级配体积份数以及骨料总体积份数的判断，终止骨料生成与投放，然后将预制裂缝处的INT(l/a)×INT(w/a)个单元删除，进而得到网格映射形式的混凝土细观模型，并通过记录骨料顶点信息，继续生成几何剖分形式的混凝土细观模型。

2.根据权利要求1所述的一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法，其特征在于：S3中随机生成各级配骨料形状，包括以下步骤：

1)在映射网格平面内随机给定一点作为形心、以某随机粒径为直径的圆周上形成具有随机边数n的正n边形，各边的初始对角α_j(j≤n)为²π/n；

2)进行多边形的对角随机化，在各边对角中随机挑选两个对角α_i,α_j(i,j≤n)，利用下式对其进行随机转换，确定转化后的对角α'_i,α'_j：

式中：v为角度变换系数，进行角度随机化后的多边形各顶点到初始圆心的距离r_j(j≤n)仍然相同；

3)利用下式对r_j进行随机化，确定转化后顶点距圆心的距离r'_j：

r'_j＝r_j+rand(-r_j×u,r_j×u)

式中：rand(a,b)指取a、b之间的随机数，u为半径变换系数。

3.根据权利要求1所述的一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法，其特征在于：S3中边界超越判断的具体内容包括：

骨料生成之后根据其各顶点的对角和到初始圆心的距离确定每个顶点的坐标(x_j,y_j)，然后判断坐标(x_j,y_j)是否在模型范围之内，若骨料多边形各顶点均在模型内部，则继续当前操作；若有顶点在模型外部，则重新生成骨料。

4.根据权利要求1所述的一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法，其特征在于：S3中裂缝侵入判断与骨料侵入判断的具体内容包括：

形成骨料和界面单元时，如果发现赋值单元的当前值等于0，则继续当前操作；若不等于0，则判定该骨料与已经投放完成的骨料发生侵入，则丢弃该骨料，重新生成骨料并进行投放。

5.根据权利要求1所述的一种含预制裂缝的混凝土梁细观模型生成方法，其特征在于：S3中将随机骨料投放于映射网格平面之中并赋值2，根据过渡区厚度确定界面位置并赋值1，其包括以下步骤：

1)根据骨料多边形各顶点的坐标确定各边与x轴的夹角β，如果|tanβ|＜0，则定义该边为x轴占优边；如果|tanβ|＞0，则定义该边为y轴占优边；骨料边界单元在进行填充时，若单元的非占优轴方向的平分线顶点在骨料内部，则将其作为骨料单元，赋值为2；

2)利用泛洪填充算法对骨料内部未赋值的单元进行赋值，即把一个点的所有相邻的点都赋值为2，直到这个区域内所有的点都被赋值；

3)将骨料外围的INT(t/a)单元作为界面单元，并将其赋值为1。