[发明专利]一种随机构建沥青混合料多层次结构仿真模型的方法

权利要求书

1.一种随机构建沥青混合料多层次结构仿真模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（10）在建模平台上生成三个预设空间，并定义生成的沥青混合料中沥青含量和空隙率；

（20）在第一预设空间内随机生成带有级配特征的基骨料单元球；

（30）在第二预设空间内生成体积相等并规则排列的单元球；

（40）根据步骤（20）中带有级配特征的基骨料单元圆心坐标和半径在第二预设空间内定义处理区域，对处理区域进行不规则处理后生成集料单元；

（50）在第三预设空间内生成与步骤（40）中生成的集料单元相同的集料单元，在集料单元外的空间内随机生成不同半径的空隙单元球；

（60）将第三预设空间内生成的空隙单元球位置和大小的信息输入到第二预设空间内，将包含在空隙单元球内部的单元球删除。

2.根据权利要求1所述的一种随机构建沥青混合料多层次结构仿真模型的方法，其特征在于，步骤（20）中所述生成带有级配特征的基骨料单元球的方法为：

（201）定义集料与沥青胶浆的划分粒径d_agg-mas，粒径大于划分粒径d_agg-mas的集料由n档料组成，根据要生成沥青混合料中集料的百分比获得粒径大于d_agg-mas的粗集料的体积V_agg；

（202）根据第i档集料的体积百分比获得第i档集料的体积V_agg-i，i=1,2…,n；

（203）第i档集料中最大粒径为d_max(i)，最小粒径为d_min(i)，将该档集料的平均粒径作为球单元的直径，计算一个基骨料单元的体积V_ball-i；

（204）根据(V_agg-i/V_ball-i)计算得到第i档基骨料单元的生成数量N_i；

（205）在第一预设空间内生成随机分布、互不重叠的，直径在d_min(i)～d_max(i)范围内随机均匀分布的N_i个球单元；

（206）重复步骤（202）-(205)，实现带有级配特征的n档球单元的随机生成；

(207)对生成的所有基骨料单元体积求和，将所求结果与该档集料实际体积比较，若球单元体积之和较大，则删除多余单元；反之，按照上述步骤补充，直到满足实际体积。

3.根据权利要求1所述的一种随机构建沥青混合料多层次结构仿真模型的方法，其特征在于：步骤（40）中所述集料单元生成方法为：

（4011）定义处理区域为立方体，带有级配特征的基骨料单元圆心O(x_o,y_o,z_o)和直径2R分别为立方体的中心和边长，随机生成切割面Π的一个法向量法向量的方向余弦式中，α、β和γ分别为向量与坐标轴的夹角；

（4012）立方体中心坐标O(x_o,y_o,z_o)到切割面Π之间的距离为式中，urand为区间(0,1)上均匀分布的伪随机数，R为基骨料单元的半径；为设定角度，

（4013）以ξ作为线段的长度，作为线段方向，则线段与切割面Π的交点M_c(x_c,y_c,z_c)的坐标通过下式确定：

x_c＝x_o+ξ×cosα,y_c＝y_o+ξ×cosβ,z_c＝z_o+ξ×cosγ；

（4014）执行m次步骤（4011）-（4013）随机生成m个切割面，删除立方体区域内，但在由切割面或切割面和立方体的面包围并包含立方体中心的区域外的单元球，剩下的单元球组成的多面体为集料单元。