[发明专利]快速生成卵石碎石夹杂的混凝土二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二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二维随机骨料模型是该卵石和碎石夹杂的混凝土二维随机骨料模型的特殊情况；该方法将圆形随机骨料模型和带边界的泰森多边形图相结合，以圆形骨料的圆心为控制点生成近似满足骨料级配的泰森多边形图；本发明以每个泰森多边形的顶点为控制点，并行生成封闭的B样条曲线来表征卵石骨料的形状，在封闭的B样条曲线随机均匀取点，从而生成凸多边形来表征碎石骨料的形状。本发明采用并行的方式，同时对每个泰森多边形内的骨料进行面积缩放，快速生成满足给定级配的卵石和碎石任意夹杂的混凝土二维随机骨料模型。

主权项

1.一种快速生成卵石碎石夹杂的混凝土二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二维圆形随机骨料模型图，最终获取每个圆形骨料的圆心点坐标和面积；步骤2，根据圆形随机骨料模型图中所有骨料的圆心坐标生成带边界的泰森多边形图；步骤3，以每个泰森多边形的顶点为控制点，并行生成封闭B样条曲线，最终得到封闭B样条曲线图，并计算图中各封闭B样条曲线的面积；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，缩放各圆心点坐标对应的封闭B样条曲线的面积，使该面积等于二维圆形随机骨料模型图中同一坐标处的圆形骨料的面积，得到采用封闭B样条曲线描述的卵石骨料模型；缩放各圆心点坐标对应的封闭B样条曲线的面积具体实施如下：计算各圆心点坐标对应的圆形骨料的面积与对应封闭B样条曲线的面积的比例，以封闭B样条曲线形心为中心，按此比例缩放封闭B样条曲线的大小；4.2，当设定卵石个数m＝0时，此时全部骨料都为碎石，在各圆心点坐标对应的封闭B样条曲线上随机均匀取点，从而生成凸多边形，然后以该凸多边形的形心为中心，缩放对应的封闭B样条曲线的面积，使该面积等于二维圆形随机骨料模型图中同一坐标处的圆形骨料的面积，得到采用凸多边形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，首先根据预建立的混凝土二维卵石和碎石夹杂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B样条曲线进行处理，并根据步骤4.2中的方法对代表碎石的封闭B样条曲线进行处理，最终得到二维卵石碎石夹杂随机骨料模型。