[发明专利]判别盾构刀具崩刃的数值模拟结构和方法

权利要求书

1.一种判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，该方法包括：

在三维制图软件中设置刀具虚拟外壳，将所述刀具虚拟外壳导入离散元软件中并设置为实体状态；

在所述离散元软件中设置刀具颗粒实体，将所述刀具颗粒实体按照预设参数填充到所述刀具虚拟外壳的内部得到盾构刀具的三维模拟结构；

在三维制图软件中设置岩块虚拟外壳，将所述岩块虚拟外壳导入离散元软件中并设置为实体状态；

在所述离散元软件中设置岩块颗粒实体，将所述岩块颗粒按照预设参数填充到所述岩块虚拟外壳的内部得到岩块实体的三维模拟结构；

根据预设的切削条件，给所述岩块实体的三维模拟结构施加一个定向的初速度进行运动，使所述岩块实体的三维模拟结构与所述盾构刀具的三维模拟结构发生碰撞，通过碰撞情况判别所述盾构刀具是否产生崩刃行为。

2.根据权利要求1所述的判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，所述的在三维制图软件中设置刀具虚拟外壳，将所述刀具虚拟外壳导入离散元软件中并设置为实体状态，包括：

在三维制图软件中，预设所需盾构刀具的三维几何体形状和大小得到所述刀具虚拟外壳；

所述刀具虚拟外壳是一层极薄的具有刀具形状的虚拟轮廓体；

所述刀具虚拟外壳的三维几何体形状包括：滚刀和切削刀。

3.根据权利要求1所述的判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，所述的在离散元软件中设置刀具颗粒实体，将所述刀具颗粒实体按照预设参数填充到所述刀具虚拟外壳的内部得到盾构刀具的三维模拟结构，包括：

所述盾构刀具的三维模拟结构包括：所述刀具虚拟外壳和所述刀具颗粒实体，所述刀具颗粒实体是由颗粒填充组合而成的刀具实体；

将所述刀具虚拟外壳导入所述离散元软件后，先将所述刀具虚拟外壳设置为实体状态再进行填充操作；

设置刀具颗粒实体包括：颗粒填充和颗粒粘结，先利用离散元颗粒将所述刀具虚拟外壳的内部填充满，再利用bonding模型对所述离散元颗粒进行粘结。

4.根据权利要求3所述的判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，所述的在离散元软件中设置刀具颗粒实体，将所述刀具颗粒实体按照预设参数填充到所述刀具虚拟外壳的内部得到盾构刀具的三维模拟结构，还包括：

根据所需模拟的盾构刀具的材料情况，对bonding模型的粘结参数进行设置，标定所述离散元颗粒之间的粘结强度，用于模拟盾构刀具的不同强度；

设置刀具颗粒实体还包括：对所述离散元颗粒的大小进行标定。

5.根据权利要求1所述的判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，所述的在三维制图软件中设置岩块虚拟外壳，将所述岩块虚拟外壳导入离散元软件中并设置为实体状态，包括：

在三维制图软件中，预设岩块的三维几何体形状和大小得到所述岩块虚拟外壳；

所述岩块虚拟外壳是一层极薄的具有岩块形状的虚拟轮廓体；

所述岩块虚拟外壳的三维几何体形状包括：椭球、方形和其它组合体形状。

6.根据权利要求1所述的判别盾构刀具崩刃的数值模拟方法，其特征在于，所述的在离散元软件中设置岩块颗粒实体，将所述岩块颗粒按照预设参数填充到所述岩块虚拟外壳的内部得到岩块实体的三维模拟结构，包括：

所述岩块实体的三维模拟结构包括：所述岩块虚拟外壳和所述岩块颗粒实体，所述岩块颗粒实体是由颗粒填充组合而成的岩块实体；

将所述岩块虚拟外壳导入所述离散元软件后，先将所述岩块虚拟外壳设置为实体状态再进行填充操作；

设置岩块颗粒实体包括：颗粒填充和颗粒粘结，先利用离散元颗粒将所述岩块虚拟外壳的内部填充满，再利用bonding模型对所述离散元颗粒进行粘结。