[发明专利]一种基于离散元法的随机多面体集料的压实方法

摘要

本发明提供一种基于离散元法的随机多面体集料的压实方法，包括以下步骤：（1）采用离散元程序生成尺寸扩大的虚拟沥青混合料试件空间；（2）根据沥青混合料试件的指定级配特征确定所需要的集料数量，在所述虚拟沥青混合料试件空间内建立与所需要的集料数量相同的基球群，并初步压缩到紧密状态；（3）采用Matlab程序生成随机多面体壳，并用不同粒径的球体填充所述多面体壳，形成多面体集料颗粒，提取所述多面体集料颗粒的几何特征参数，并以所述多面体集料颗粒替换掉所述虚拟沥青混合料试件空间内的基球；（4）将替换基球后的虚拟沥青混合料试件空间整体压缩，当孔隙率、围压及试件尺寸达到设定值时压实完成。

主权项

1.一种基于离散元法的随机多面体集料的压实方法，其特征在于包括以下步骤：（1）根据沥青混合料AC16试件的指定尺寸，采用离散元程序生成尺寸扩大20_~30倍的虚拟沥青混合料试件空间，所述的沥青混合料AC16级配特征为：经过方孔筛筛孔/mm的通过率为 19.0mm通过率为100%，16.0 mm通过率为95%，13.2 mm通过率为84%，9.5 mm通过率为70%，4.75 mm通过率为48%，2.36 mm通过率为34%，1.18 mm通过率为24.5%，0.6 mm通过率为17.5%，0.3 mm通过率为12.5%，0.15 mm通过率为9.5%，0.075 mm通过率为6%；（2）根据沥青混合料AC16试件的指定级配特征确定所需要的集料数量，在所述虚拟沥青混合料试件空间内采用PFC^3d离散元程序中的generate命令建立与所需要的集料数量相同的基球群，并初步压缩到紧密状态；（3）采用Matlab程序生成随机多面体壳，并用不同粒径的球体填充所述多面体壳，形成多面体集料颗粒，提取所述多面体集料颗粒的几何特征参数，所述几何特征参数包括：多面体集料颗粒中填充的球体个数、球心坐标、半径和形状参数，并以所述多面体集料颗粒替换掉所述虚拟沥青混合料试件空间内的基球，为避免生成的骨料方向相同，对多面体集料颗粒进行随机旋转操作，基球球心与多面体集料颗粒最小包围盒的中心对齐，并缩放多面体集料颗粒大小至满足粒径要求，利用Clump命令建立块体；（4）采用PFC^3d中的fish语言编写compress函数将替换基球后的虚拟沥青混合料试件空间整体压缩，具体的先径向压缩后轴向压缩，当孔隙率、围压及试件尺寸达到设定值时压实完成，其中：所述多面体壳若与实际需要的集料颗粒尺寸差距较大，应先将多面体壳的所有顶点沿着最小包围盒的尺寸拉伸到合适位置后再用不同粒径的球体填充；所述基球群中单个基球的体积要大于或等于所述多面体集料颗粒的最小包围球，以确保替换后不会发生集料颗粒的重叠。