申请/专利权人：中南大学

申请日：2024-01-11

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN117556675B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06N7/01;G06F111/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2024.03.01#实质审查的生效;2024.02.13#公开

摘要：本发明公开了一种三维混凝土随机骨料模型的快速建模方法，包括确定待建模的混凝土随机骨料的参数信息并保存；进行建模参数的初始化；生成当前级数的随机骨料；在新生成的随机骨料与旧骨料之间进行相交性和相容性判断；继续进行对应的随机骨料的生成；重复以上步骤直至生成所有骨料，在骨料外部生成界面完成混凝土随机骨料模型的建模。本发明还公开了一种实现所述三维混凝土随机骨料模型的快速建模方法的系统。本发明避免了将随机骨料模型从建模软件导入到有限元软件的复杂操作，提出了基于布尔运算的骨料相交、相容性判定方案及对应的模型快速恢复方案，因此本发明的可靠性高、精确性好且效率较高。

主权项：1.一种三维混凝土随机骨料模型的快速建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.确定待建模的混凝土随机骨料的参数信息，并进行保存；具体包括如下步骤：确定待建模的混凝土随机骨料的参数信息；所述的参数信息包括随机骨料投放范围的坐标值和、投放边界距离、投放骨料级数gljs、第k级骨料的最小粒径、第k级骨料的最大粒径、第k级骨料所占比例和骨料最小间距g；其中，随机骨料投放范围设定为长方体，为投放范围中最靠近坐标原点的点的坐标，为投放范围中最远离坐标原点的点的坐标，为投放边界沿x坐标轴方向的厚度，为投放边界沿y坐标轴方向的厚度，为投放边界沿z坐标轴方向的厚度；设定存储空间，用于存储确定的待建模的混凝土随机骨料的参数信息，以及后续所有步骤中涉及到的随机骨料的参数信息；S2.根据步骤S1确定的参数信息，进行建模参数的初始化；S3.按照当前的建模参数，基于蒙特卡罗法，生成当前级数的随机骨料；具体包括如下步骤：A.进行第k级骨料的投放；B.判断当前骨料的投放次数是否为设定值的整数倍：若是，则转到步骤C进行骨料比例变化的判断；若不是，则转到步骤D进行后续处理；C.比较当前骨料比例和上次骨料比例的值：若，则返回步骤A继续进行第k级骨料的投放；若，则将上次骨料比例的值设定为当前骨料比例的值，并转到步骤D进行后续处理；D.设置当前坐标系为全局坐标系；E.基于蒙特卡罗法，获取一组区间在上均匀分布的随机数；根据当前的参数信息，采用如下算式随机生成当前骨料的形心位置坐标和粒径：式中为获取的随机数；F.判定当前骨料是否超出设定的边界范围：若超出边界范围，则返回步骤E，重新生成当前骨料的形心位置坐标和粒径；若未超出边界范围，则将当前的全局坐标系转换为以骨料的形心位置坐标为原点的球坐标系；S4.在新生成的随机骨料与旧骨料之间，基于面面相交布尔运算进行相交性判断，基于体相加布尔运算进行相容性判断；具体包括如下步骤：a.选择当前坐标系下半径范围为内的所有体，以及与所选体相关联的所有点、线、面和单元；其中为第1级骨料的最大粒径；g为骨料最小间距；b.判断当前范围内是否存在骨料：若不存在骨料，则直接生成新骨料；若存在骨料，则将当前范围内的骨料的所有信息存储在设定的存储空间中；c.基于面面相交布尔运算，在当前范围内的骨料与已经生成的骨料之间，进行相交性判断；具体包括如下步骤：将当前范围内的骨料及最小间距边界组成的体，作为相交性判断对象；获取当前线的数量和关键点的数量；通过APDL语言中的AINP命令，进行面面相交布尔运算：若骨料未相交，则不会生成新的线和关键；若骨料相交，则在相交处生成新的线和关键点；获取执行AINP命令后的线的数量和关键点的数量；进行相交性判断：若且，则判断为不相交，继续进行步骤d的判断；否则，则判断为相交；删除当前范围内的骨料及最小间距边界组成的体和执行AINP命令后生成的线和关键点，并转到步骤B；d.基于体相加布尔运算，在当前范围内的骨料与已经生成的骨料之间，进行相容性判断；具体包括如下步骤：（1）将当前范围内的骨料及最小间距边界组成的体，作为相交性判断对象；（2）获取当前范围内的体的数量；（3）通过APDL语言中的VADD命令，进行体相加布尔运算：若骨料相容，则相容的骨料将合并为一个体；（4）获取执行VADD命令后的体的数量；（5）进行相容性判断：若，则判断为相容，并进行后续步骤（6）；若，则判断为不相容，并转换到步骤S5；（6）删除当前范围内的骨料及最小间距边界组成的体和执行VADD命令后新生成的体，以及和所删除的体相关联的所有点、线和面；设置当前坐标系为以全局坐标系原点为原点的笛卡尔坐标系；判断设定的存储空间中存储的骨料是否还在模型中：若是，则直接返回步骤B；若否，则根据设定的存储空间中存储的骨料信息，将不在模型中的骨料恢复，再返回步骤B；S5.判断完成后，根据判断结果继续进行对应的随机骨料的生成；具体包括如下步骤：生成新骨料，并将生成的新骨料的参数信息存储在设定的存储空间中；根据当前骨料粒径范围内已投放骨料的比例，计算当前骨料比例；判断当前骨料比例是否达到设定阈值：若达到设定阈值，则将骨料的级数k增加1，并返回步骤S3，进行下一级骨料的投放；若未达到设定阈值，则返回步骤B；S6.重复步骤S3~S5直至完成所有骨料的生成，在骨料外部生成界面，完成混凝土随机骨料模型的建模。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 三维混凝土随机骨料模型的快速建模方法及系统

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