[发明专利]一种超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法

权利要求书

1.一种超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定钢纤维的长度、数量和截面尺寸，当钢纤维的长度不一时，分别确定不同长度钢纤维的数量；

基于matlab仿真软件，基于共同基点生成n个与所述钢纤维的不同长度等长的纤维控制线，且每个长度所对应的若干所述纤维控制线均呈空间随机方向分布；

基于共同基点构建用于仿真模拟不同长度的所述钢纤维的基本纤维体和所述基本纤维体所对应的基本控制线，并计算获得所述基本控制线与所述纤维控制线之间在三维坐标系中两次旋转变化角度；

根据两次旋转变化角度，将所述基本纤维体进行欧拉旋转变化，并在欧拉旋转变化后，在三维坐标系中三个坐标轴方向上分别随机平移，反复操作，以生成若干个不同长度的所述钢纤维空间随机分布；判断所述钢纤维之间是否存在空间重叠，并删去重叠钢纤维，重新生成钢纤维，进而实现钢纤维空间随机乱向分布模型。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法，其特征在于，所述钢纤维为长方体纤维、不规则多边形、球体或椭圆体。

3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法，其特征在于，所述纤维控制线投影在三维坐标系的一个坐标面上之后，进行两次绕某一坐标轴旋转，并计算两次旋转角，利用欧拉角旋转公式编写旋转矩阵进行坐标旋转变化，如下式：

式中，R_y(θ)、R_z(θ)分别代表绕一个坐标轴进行旋转，θ代表旋转角度。

4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法，其特征在于，判断所述钢纤维之间是否存在空间重叠，两空间异面直线的最短距离为：

式中，d_min代表最短距离，n₁代表异面向量1，n₂代表异面向量2，m代表向量1和向量2上的点连接形成的向量。

5.一种钢纤维几何体空间随机分布模拟系统，其特征在于，包括如下模块：

模拟参数确定模块，用于确定钢纤维的长度、数量和截面尺寸，当钢纤维的长度不一时，分别确定不同长度钢纤维的数量；

控制线生成模块，用于基于matlab仿真软件，基于共同基点生成n个与所述钢纤维的不同长度等长的纤维控制线，且每个长度所对应的若干所述纤维控制线均呈空间随机方向分布；

旋转角度确定模块，用于基于共同基点构建用于仿真模拟不同长度的所述钢纤维的基本纤维体和所述基本纤维体所对应的基本控制线，并计算获得所述基本控制线与所述纤维控制线之间在三维坐标系中两次旋转变化角度；

随机分布判定模块，用于根据两次旋转变化角度，将所述基本纤维体进行欧拉旋转变化，并在欧拉旋转变化后，在三维坐标系中三个坐标轴方向上分别随机平移，反复操作，以生成若干个不同长度的所述钢纤维空间随机分布；判断所述钢纤维之间是否存在空间重叠，并删去重叠钢纤维，重新生成钢纤维，进而实现钢纤维空间随机乱向分布模型。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于：包括一个或多个程序指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1～4所述的超高性能混凝土中钢纤维几何体空间随机分布模拟方法中的任一方法。