[发明专利]基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法及系统

权利要求书

1.基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

针对岩土工程问题进行数值模拟，得到计算域内非均匀随机分布的空间离散点集；

对空间离散点集进行不规则网格剖分，得到四面体网格；

基于得到的四面体网格，并构建对应每个离散点的多面体空间网格；

采用多面体图形算法计算当前离散点坐标处的孔隙率；

当孔隙率大于设定值，在当前颗粒位置处插入新的颗粒单元进行非均匀离散点集的优化处理，将优化后的离散颗粒点集进行连续化处理。

2.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于：采用颗粒离散元方法进行岩土工程问题数值模拟，获得计算域内非均匀随机分布的空间离散点集。

3.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于：采用Delaunay四面体网格剖分方法对计算域进行不规则网格剖分。

4.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于，采用Delaunay四面体网格剖分方法对计算域进行不规则网格剖分的方法，包括如下步骤：

将得到根据空间离散点集的位置坐标信息，将离散点集映射于三维空间直角坐标系中；

以三维空间坐标系中固定坐标点为作为四面体的网格结点，形成四面体不规则网格；

按照空外接圆准则和最大最小角准则，对空间不规则四面体进行网格优化，进而得到Delaunay四面体网格结构。

5.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于，构建对应每个离散点的多面体空间网格采用Voronoi算法构建泰森多边形：针对每个离散点A，获取该离散点A相邻的四面体单元的外接球球心，依次连接外接球球心，得到Voronoi空间多面体。

6.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于，孔隙率的计算方法为：依次计算每个离散点颗粒或离散元颗粒的体积，采用几何图形学算法计算当前颗粒坐标处所对应Voronoi多面体的体积，根据离散点颗粒体积以及多面体的体积计算当前颗粒坐标处的孔隙率。

7.如权利要求1所述的基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化方法，其特征在于，在当前颗粒位置处插入新的颗粒单元，插值新颗粒的过程具体包括如下：计算当前颗粒形心坐标至Voronoi多面体每个面的距离，获取与当前颗粒形心距离最远的面以及垂足点，以最远面的垂足点为圆心，插入新的离散元颗粒，新颗粒的半径根据孔隙率计算得到，以使得填充的新颗粒能够填充多面体之间的间隙，新颗粒的物理信息由两个互相对称颗粒物理信息线性插值得到。

8.基于图形算法的离散元孔隙率计算与插值优化系统，其特征在于，包括：

空间离散点集获取模块：被配置为用于针对岩土工程问题进行数值模拟，得到计算域内非均匀随机分布的空间离散点集；

四面体网格生成模块：被配置为用于对空间离散点集进行不规则网格剖分，得到四面体网格；

多面体空间网格构建模块：被配置为基于得到的四面体网格，并构建对应每个离散点的多面体空间网格；

计算模块：被配置为用于多面体空间网格采用多面体图形算法计算当前离散点坐标处的孔隙率；

插值模块：被配置为当孔隙率大于设定值，在当前颗粒位置处插入新的颗粒单元进行非均匀离散点集的优化处理，将优化后的离散颗粒点集进行连续化处理。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项方法所述的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项方法所述的步骤。