[发明专利]一种二维非凸形随机骨料周围界面浓度的测定方法有效

专利信息
申请号: 201710068971.3 申请日: 2017-02-08
公开(公告)号: CN106644868B 公开(公告)日: 2019-06-21
发明(设计)人: 许文祥;韩中美;丁奇寒;蒋存存;杨楠山;陶亮 申请(专利权)人: 河海大学
主分类号: G01N15/06 分类号: G01N15/06;G01N13/00
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 柏尚春
地址: 210098*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明公开了一种二维非凸形随机骨料周围界面浓度的测定方法,包括如下步骤:1、基于富勒公式推导的瓦拉文公式获取在富勒级配下各粒径范围的二维骨料数量密度;2、基于简单椭圆曲线通过单峰值的伸缩因子变形得到二维非凸形骨料模型;3、采用伸缩矩阵获取非凸骨料周围界面的细观结构信息;4、根据步骤1计算出的二维非凸形骨料颗粒的数量密度和步骤2给出的骨料模型生成骨料颗粒、进行骨料重叠判断并进行随机堆积;5、根据步骤4得到的结果采用Monte Carlo随机点采样法和统计原理测定界面浓度。该方法提供了一种测量非凸形骨料周围界面浓度的方法,使得界面浓度含量的测定方法更具普适性和代表性。
搜索关键词: 一种 二维 非凸形 随机 骨料 周围 界面 浓度 测定 方法
【主权项】:
1.一种二维非凸形随机骨料周围界面浓度的测定方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)基于富勒公式推导的瓦拉文公式获取在富勒级配下各粒径范围的二维骨料数量密度:其中Pc(D<D0)为实际骨料粒径D小于D0的骨料密度,Dmax为最大骨料颗粒直径;(2)基于简单椭圆曲线通过单峰值的伸缩因子变形得到二维非凸形骨料模型,所述二维非凸形骨料模型的椭圆基础参数方程为:其中u∈(0,2π),α为椭圆上点的旋转角度,α∈(0,π),a为椭圆的半长轴,b为椭圆的半短轴;所述二维非凸形骨料模型的伸缩因子函数如下:其中函数g(s)的表达式如下:其中r1为峰值区域边界,r2为支区域边界;(3)采用伸缩矩阵获取非凸形骨料周围界面的细观结构信息;(4)根据步骤1计算出的二维非凸形骨料颗粒的数量密度和步骤2给出的骨料模型生成骨料颗粒、进行骨料重叠判断并进行随机堆积;(5)根据步骤4得到的结果采用Monte Carlo随机点采样法和统计原理测定界面浓度;所述步骤(4)中生成骨料颗粒包括如下步骤:(41)初始化骨料颗粒数量m=0和骨料颗粒的总面积s=0;(42)根据非凸形骨料的尺寸大小按照步骤(1)计算二维非凸形骨料的数量密度Pc,从而得到骨料的数量N=Pc·Sc,其中Sc为模拟的样本面积;在粗骨料最大粒径下随机生成半长轴aj和半短轴bj;(43)在模拟区域内随机生成一点Oj(x0j,y0j)作为生成二维非凸形骨料模型的椭圆基础的椭圆中心;(44)判断点Oj是否在所有已生成的颗粒的覆盖椭圆的外部;如果否,转步骤(43)重新生成椭圆中心;若是,计算Oj与所有已生成骨料边界的距离,判断其中最小的距离d是否大于半长轴aj;如果d<aj,表示骨料颗粒有重叠,转步骤(43)重新生成椭圆中心;如果d≥aj,以Oj(x0j,y0j)为中心、aj为半长轴、bj为半短轴生成椭圆,根据步骤(2)对所述椭圆进行随机变形得到骨料颗粒Qj;判断Qj是否与已经生成的骨料颗粒重叠,如果重叠,则跳转至步骤(43)重新生成非凸形骨料颗粒的空间位置;根据步骤(3)计算骨料颗粒Qj的面积S0(tg),s=s+S0(tg),m=m+1;(45)判断是否满足迭代收敛条件:m>N或s>S,如果满足,结束;否则转步骤(43);其中S为骨料颗粒最大总面积;所述步骤(44)中判断骨料颗粒Qj是否与已生成的骨料颗粒Qk重叠,包括如下步骤:(441)A为非凸骨料颗粒Qj边界的组成点,Oj(x0j,y0j)为Qj中心点;令θ为OjA与椭圆基础长轴的夹角;OjA与已生成的骨料颗粒Qk边界相交于点B;(442)初始时令θ=0,计算Oj(x0j,y0j)与A、B之间的距离|OjA|和|OjB|,如果|OjA|>|OjB|,则Qj与Qk重叠;否则,不重叠;(443)以步长△θ修改θ的值:θ=θ+△θ,0≤θ≤360°,再次计算Oj(x0j,y0j)与A、B之间的距离|OjA|和|OjB|,如果|OjA|>|OjB|,则Qj与Qk重叠;否则,不重叠。
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