[发明专利]一种非均质矿物铸件细观结构模型生成方法及系统

权利要求书

1.一种非均质矿物铸件细观结构模型生成方法，其特征在于：生成的模型为二维模型，包括以下过程：

获取矿物铸件的尺寸数据和骨料级配数据；

确定建模空间的高度和宽度；

根据骨料级配数据，将骨料颗粒按尺寸从大到小分成多段，根据瓦拉文公式，得到各个尺寸范围内颗粒面积和；

根据骨料级配，将建模空间在竖直方向上分段，保证其段数与骨料颗粒的级配段数相同；

在建模空间内，产生一个随机点；

以此随机点为中心，生成骨料颗粒的基体圆，基体圆的尺寸与其在建模空间内的位置参数密切相关且同时符合预设的线性分布与正态分布的复合函数；

根据基体圆生成内接多边形，将多边形的顶点沿半径方向向内或向外偏移，生成不规则的多边形骨料颗粒；

判断生成的骨料颗粒是否与已存在的骨料颗粒发生干涉，若干涉，删除该骨料颗粒，否则，执行下一步；

若生成的骨料颗粒位于建模空间的内部，则直接保存该颗粒的面积；若骨料颗粒与模型左、右边界相交，则复制并平移该颗粒预设距离至对侧边界处，且只保留骨料颗粒在模型空间内的部分，并保存该颗粒在模型空间内的面积；

统计各尺寸范围内各颗粒模型的面积和，当各颗粒模型的面积和与瓦拉文公式计算得到的颗粒面积和的差值在预设范围时，得到建模空间中各个尺寸范围内的所有颗粒模型；

以所有骨料颗粒作为第一相，并划分有限元网格，以颗粒之间的间隙作为第二相，并划分有限元网格，得到材料单元；

根据矿物铸件的尺寸，将获得的材料单元多次复制，形成首尾相接的多个材料单元组成的阵列，得到最终的非均质矿物铸件的细观结构模型。

2.如权利要求1所述的非均质矿物铸件细观结构模型生成方法，其特征在于：

利用正态分布函数和线性分布函数构建复合函数，确定基体圆的半径：

根据第m级配段所需骨料颗粒的最大筛孔直径、最小筛孔直径以及建模空间高度，确定线性分布函数的系数；

构建正态分布函数和线性分布函数的复合函数，确定基体圆半径为线性分布函数的系数与随机点的纵坐标的乘积再与最大筛孔直径的加和。

3.如权利要求2所述的非均质矿物铸件细观结构模型生成方法，其特征在于：

以随机点为基体圆的圆心，圆心的获取，包括以下过程：

根据随机分布函数，确定随机点在水平方向上的坐标；

在垂直方向上，根据正态分布概率函数，生成服从正态分布的随机数rand＝N(μ，σ²)；其中，μ表示骨料颗粒集中分布的位置；σ表示在垂直方向上骨料颗粒向上或向下分布时的离散程度；

在垂直方向上，构造服从正态分布的函数h＝rand×H，确定随机点的在竖直方向的坐标，其中H为建模空间的高度。

4.如权利要求2所述的非均质矿物铸件细观结构模型生成方法，其特征在于：

线性分布函数的系数为某一级配段的最小筛孔直径与最大筛孔直径之间的差值再与建模空间高度的比值。

5.如权利要求2所述的非均质矿物铸件细观结构模型生成方法，其特征在于：

将颗粒之外的一个薄层视为界面过渡层并作为第三相，并划分有限元网格，根据第一相、第二相和第三相构建的有限元网格，得到材料单元。