[发明专利]一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法，包括如下步骤：S1、分别随机生成10个球体半径，并随机赋予15条边，即球心位于边的端点，注意在相接边端点的球相同；S2、对15条边分别按照各自箭头的方向进行处理，使之除去端点球半径之后的剩余部分被球体填充，即球心位于边上；S3、根据Weibull分布的堆形几何模型分别提取相关边组成7个面，使之形成封闭链；本发明通过生成爆堆表面的岩块，再把整个爆堆表面作为封闭的初始面，以此为基础对整个爆堆内部进行填充，且在生成爆堆表面的岩块时，堆形几何模型需按照点、边、面、体的顺序进行模拟，从而将爆堆堆形为Weibull分布的爆堆体三维可视化。

技术领域

本发明属于爆破效果评价技术领域，具体涉及一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法。

背景技术

露天台阶爆破在矿山、水利、公路等工程中用途极为广泛,随着各种土石方工程难度的增大和爆破成本的增加,爆堆形态预测越来越成为爆破工作者所关心的问题，爆堆形态是衡量爆破效果的重要指标之一,它不仅反映了爆破参数、装药结构的合理性,而且直接影响铲装、运输效率和经济效益；爆堆体研究的技术包括爆堆形状研究、堆形关键参数获取方法和爆堆体三维模拟技术研究；爆堆形状研究是采集到爆堆整体图像，对图像划分剖面，分析剖面的表面曲线，采用数学模型来对爆堆剖面进行二维模拟。其中，研究最多的表面数学模型为Weibull分布模型；堆形关键参数获取方法主要研究对采集到爆堆图像，根据爆堆形状研究和爆堆体三维模拟技术的要求，研究堆形关键参数勘测、统计和数据处理方法；爆堆体三维模拟技术主要采用国外开发的大型商业软件通过力学分析对爆堆形状进行三维或二维模拟。

但是，在现有技术中，应用上述技术实现“基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟”，存在以下方面的问题：(1)为实现爆堆体三维模拟，需建立Weibull分布的堆形的几何模型关键参数获取方法，而目前还没有这方面的成果；(2)目前爆堆体三维模拟均采用离散元商业软件及其相关技术，均受国外专利保护，国内无自主知识产权。

为此，我们提出一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法来解决现有技术中存在的问题，使其可将爆堆堆形为Weibull分布的爆堆体三维可视化，可借助堆体三维模型优化爆破参数，提高铲装效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法，通过可将爆堆堆形为Weibull分布的爆堆体三维可视化，并借助堆体三维模型优化爆破参数，提高铲装效率，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于离散元对堆形为Weibull分布的爆堆体三维模拟方法，包括如下步骤：

S1、分别随机生成10个球体半径，并随机赋予15条边，即球心位于边的端点，注意在相接边端点的球相同；

S2、对15条边分别按照各自箭头的方向进行处理，使之除去端点球半径之后的剩余部分被球体填充，即球心位于边上；

S3、根据Weibull分布的堆形几何模型分别提取相关边组成7个面，并使每个面均形成封闭链，统计7个面上的球体直径分布，并把面1作为当前面；

S4、随机寻找当前面中的一点作为终点，并对当前面上的球体直径进行统计形成已有球体尺寸数据；

S5、计算构成初始封闭链的球体中距终点最远的球作为球1，并寻找两个相邻球体，把两个相邻球体中距终点最远的球作为球2；

S6、依据块度分布曲线和已有球体尺寸数据生成新的球体的直径；

S7、根据球1和球2和已有的新球体的半径计算新球体的位置；