[发明专利]一种混凝土骨料单元的二维随机生成方法

摘要

本发明为一种混凝土骨料单元的二维随机生成方法，属于混凝土细观数值模拟前处理技术领域。本发明通过不断生成多边形骨料单元，计算其形状参数并与所需形状参数相比较，直到生成符合要求的多边形骨料单元的方式，最终得到具有特定形状参数的多边形骨料单元，为混凝土骨料形状的作用机理研究提供重要使用工具。另外，本发明提出的凸包加凹点的骨料形状生成方式，由此得到的骨料形状与传统方式更复杂多样，与实际骨料形状更贴近。

主权项

1.一种混凝土骨料单元的二维随机生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定待生成骨料单元的形状参数输入待生成混凝土骨料单元的延性参数、圆度参数和棱角度参数的具体数值，这些具体值在0到1之间，并指定误差1%‑20%，从而确定待生成骨料单元各形状参数范围；步骤2、随机生成多边形骨料单元（2.1）做单位圆，在圆上任取关于圆心对称的两个标定点，用来标定骨料模型的大小；（2.2）在圆内任取n个点，加上两个标定点，做这些点的凸包，其中10≤n<30；（2.3）将凸包顶点与圆心相连，从而将凸包划分为成三角形集合；（2.4）任意取一个步骤2.3生成的三角形，在此三角形内任取一点，计算由新生成点与其所在三角形除圆心外顶点形成的凹角大小，如果凹角小于120度，则舍弃该点；重复取点，直到凹角大于等于120度，将该点与凸包各顶合并为骨料顶点集，顺次连接各点从而获得多边形骨料单元；步骤3、计算生成的多边形骨料单元的形状参数（3.1）延性参数计算方法为：先计算多边形上任意两顶点在某一方向上的垂直距离，其中最大值则为此方向的费雷特径；再分别求出所有方向的费雷特径，其中最大值为最大费雷特径，最小值为最小费雷特径，最后将最小费雷特径除以最大费雷特径即为此多边形延性参数；（3.2）圆度参数计算方法为：计算多边形的面积和周长，再按照圆度参数的计算式即可以得到骨料单元的圆度参数；（3.3）棱角度参数计算方法为：计算多边形的面积和外接凸多边形面积，再按照棱角度参数的计算式即可以得到骨料单元的棱角度参数；步骤4、获得多边形骨料单元形状将步骤3计算生成的多边形骨料单元的形状参数与步骤1中得到的形状参数范围进行比较，如果形状参数落在对应的形状参数范围内，则保留该多边形骨料单元；否则舍弃，重复步骤2‑步骤3，直到获得满足要求的多边形骨料单元形状；步骤5、生成混凝土骨料单元将步骤4获得的多边形骨料单元形状缩放至指定粒径大小，最终生成混凝土骨料单元。