[发明专利]一种自适应的混凝土细观建模方法

权利要求书

1.一种自适应的混凝土细观建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据混凝土骨料级配生成所需圆形边界，在圆形边界内生成凸多边形骨料，然后对凸多边形骨料面积进行延拓，同时进行延拓点侵入判断，生成凸多边形骨料混凝土模型；

所述凸多边形骨料的生成方法为：在圆形边界上随机取点作为多边形骨料的第一个顶点，并依据极角与极半径依次生成第2到第n个顶点坐标，根据骨料顶点的生成顺序进行凸性判断，使每个骨料顶点满足凸性条件；所述凸性判断的方法为：通过最近生成的3个骨料顶点的有向面积的正负实现凸性条件的判断，当有向面积为正数时，说明组成有向面积的三角形的第3顺序点为凸性点，当所有骨料顶点经判断后都可以保证多边形为凸多边形时，骨料生成完毕；所述对凸多边形骨料面积进行延拓的方法为：将各多边形骨料的顶点坐标由极坐标转换为笛卡尔坐标，分别计算多边形各边边长并存入数组，然后获得数组中最大的边长值a_ia_i-1；再以最长边为直径的圆周上随机取延拓点P，其坐标参数如下：

式中：a_ia_i-1为延拓边边长，η为(0，1)内均匀分布函数，γ为(0，2π)内的随机数；

在对所述凸多边形骨料进行面积延拓时，确保延拓点与延长边相邻两边构成的三角形有向面积S都大于零；对所述凸多边形骨料进行面积延拓时，限定延拓点与骨料圆心之间的距离在相应骨料对应级配最大粒径r_max的范围以内；

判断延拓点P是否侵入其它骨料的方法为：当判断骨料B的延拓点P是否侵入骨料A时，将骨料A的顶点按逆时针排序，分别计算有向面积S_nPn+1的正负，n＝1，2，3，当S_nPn+1的值都为负时，说明P点侵入骨料A内部，当S_nPn+1的值正负不一时，说明A、B两骨料相离；

2)在各凸多边形骨料内部设置内多边形网格过渡圈，骨料-砂浆界面过渡带与水泥砂浆之间设置外多边形网格过渡圈，对凸多边形骨料的极半径进行调整，获得骨料-砂浆界面过渡带及内、外多边形网格过渡圈顶点坐标，依据骨料粒径设置骨料-砂浆界面过渡带厚度，同时设定内、外多边形网格过渡圈上的网格尺寸，得到网格自适应的混凝土多相细观模型；

具体的，由凸多边形骨料顶点坐标(ρ_i，θ_i)获得骨料-砂浆界面过渡带顶点坐标以及内、外多边形网格过渡圈顶点坐标参数表达式：

式中，α_i为骨料-砂浆界面过渡带厚度或内、外多边形网格过渡圈厚度；所述骨料-砂浆界面过渡带厚度随骨料粒径线性变化，为0.02mm到0.05mm；内、外多边形网格过渡圈厚度分别设置为骨料粒径的0.7倍和1.2倍；所述内、外多边形网格过渡圈上的网格尺寸与过渡圈周长成正比；

所述内、外多边形网格过渡圈上的网格尺寸L由下式确定：

式中，A为对应的内、外网格过渡圈周长，B为骨料-砂浆界面过渡带周长，I为骨料-砂浆界面过渡带的网格尺寸，I的值等于或略小于骨料-砂浆界面过渡带的厚度。