[发明专利]快速生成卵石碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的方法

摘要

本发明公开了一种快速生成卵石碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的方法，其中只有卵石或只有碎石的混凝土三维随机骨料模型是该卵石和碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的特殊情况；该方法将圆球随机骨料模型和带边界的三维冯洛诺伊图相结合，以圆球骨料的球心为控制点生成近似满足骨料级配的三维冯洛诺伊图；本发明以三维冯洛诺伊图中的每个多面体的顶点为控制点，采用细分网格的方法生成的封闭曲面来表征卵石骨料的形状，在该封闭曲面上随机均匀取点，从而生成凸多面体来表征碎石骨料的形状。本发明采用并行的方式，同时对三维冯洛诺伊图中每个多面体骨料进行体积缩放，快速生成满足给定级配的卵石和碎石任意夹杂的混凝土三维随机骨料模型。

主权项

1.一种快速生成卵石碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据给定骨料级配和混凝土截面尺寸，采用蒙特卡罗方法生成三维圆球随机骨料模型图，最终获取每个圆球骨料的球心点坐标和体积；步骤2，根据圆球随机骨料模型图中所有骨料的球心坐标生成带边界的三维冯洛诺伊图；步骤3，以三维冯洛诺伊图中每个多面体的顶点为控制点，采用细分网格的方法并行生成封闭曲面，最终得到封闭曲面构成的卵石形状图，并计算图中各封闭曲面的体积；步骤4，建立骨料模型，实现如下：设定卵石个数m和碎石个数n，m，n为任意自然数，并在全体骨料颗粒中进行随机抽样，从而确定每个骨料的卵石或碎石类型：4.1，当设定碎石个数n＝0时，此时全部骨料都为卵石，缩放各球心点坐标对应的封闭曲面的体积，使该体积等于三维圆球随机骨料模型图中同一坐标处的圆球骨料的体积，得到采用封闭曲面描述的卵石骨料模型；4.2，当设定卵石个数m＝0时，此时全部骨料都为碎石，在各球心点坐标对应的封闭曲面上随机均匀取点，从而生成凸多面体，然后以该凸多面体的形心为中心，缩放对应的封闭曲面的体积，使该体积等于三维圆球随机骨料模型图中同一坐标处的圆球骨料的体积，得到采用凸多面体描述的碎石骨料模型；4.3，当设定卵石个数m≠0且碎石个数n≠0时，此时卵石和碎石夹杂，首先根据预建立的卵石碎石夹杂的混凝土三维随机骨料模型中卵石和碎石个数所占比例在全体骨料颗粒中随机选取对应比例的卵石和碎石；然后根据步骤4.1中的方法对代表卵石的封闭曲面进行处理，并根据步骤4.2中的方法对代表碎石的封闭曲面进行处理，最终得到三维卵石碎石夹杂随机骨料模型。