CN107423498A - 一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法 - Google Patents

一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法，包括以下步骤：确定模型边界；拟定所述模型中各尺寸范围内的颗粒相的体积和；生成所有尺寸范围内的颗粒模型的紧缩模型；将紧缩模型中各颗粒进行膨胀；得到高致密度的颗粒堆积模型。该方法可用于颗粒增强复合材料、软物质系颗粒材料、颗粒堆积材料等细观结构的建模，也可扩展应用至短纤维增强复合材料等。本发明解决了颗粒与模型边界存在交叉时的建模问题，能够应用于边缘经过机加工的复合材料试样的建模与分析。

Description

一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法
技术领域
本发明属于计算材料学领域，具体涉及一种高致密度离散颗粒多相体系细观结构的中尺度建模方法，尤其涉及颗粒增强复合材料、软物质系颗粒材料、颗粒堆积材料等细观结构的建模方法，也可扩展应用至短纤维增强复合材料。
背景技术
在颗粒增强复合材料以及颗粒组成的软物质体系如混凝土和泥石流中，材料的性能如力学性能和传输性能，严重依赖于材料的细观结构。因此，针对这类材料的结构进行多尺度建模，对于材料的性能分析和材料结构的优化设计，均具有非常重要的意义。
颗粒材料作为复杂的多尺度离散介质,可以视为由不同尺度的颗粒组成的随机堆积结构。颗粒间的空隙通常充满着基体材料、界面、孔隙、或流体等介质。正确描述离散颗粒多相体系的性能，应首先正确描述该体系的多尺度结构，尤其是颗粒的堆积结构。
对于随机堆积的颗粒，目前主要采用的建模方法有随机投放法和Voronoi法等。随机投放法亦称蒙特卡洛法，它按照一定的次序在给定的时间和空间内逐一分配颗粒的位置,一旦分配成功,即为投放成功，该颗粒即被固定在所分配的位置上。蒙特卡洛法的执行效率很高,但颗粒的堆积密度却很低。越是投放的后期，随机点的选取空间就越小，投放的难度也越大，从而难以将所有的颗粒都投放到有限的模型空间中，经常发生工程实际中存在某种配比的材料，却无法生成该材料的细观尺度结构模型的情况。而Voronoi法虽然可以很容易地生成致密分布的随机颗粒，却无法控制颗粒的级配，即无法控制不同粒径的颗粒的体积比或重量比。另外，Voronoi法主要适合于凸形颗粒，而不适用于凹形、或凸形和凹形同时分布的情况。
中国专利文件201510345395.3公布了一种离散相增强复合材料细观结构的建模方法，该方法首先在一较大的空间中生成随机分布的颗粒，然后把颗粒表面划分为壳单元，并模拟颗粒的自由落体运动，使之下落到一个较小的空间中，从而生成高致密度的颗粒堆积结构。最后，根据颗粒表面的壳单元，生成颗粒的实体单元，最终得到颗粒的有限元模型。该方法能够解决随机投放等方法颗粒相的堆积密度不足，以及Voronoi法不能用于凹形颗粒和不能控制颗粒级配等问题，但下落之后堆积体的上表面可能不平整，下落过程的计算也较为耗时，并且需要壳单元和实体单元两次网格划分，计算成本高。另外，当所有颗粒均在某个特定空间内部时，该方法非常有效，但是，当颗粒与模型边界存在交叉时，则需要进行特殊处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法，该方法通过缩胀原理，可以对颗粒增强复合材料、软物质系颗粒材料、颗粒堆积材料、短纤维增强复合材料等，进行高致密度细观结构建模，该方法具备中国专利文件201510345395.3所述发明的优势，并具有方法简单、适应性广、计算效率高等特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法，包括以下步骤：
(1)拟定模型的轮廓形状和尺寸，即确定建模空间及其边界；
(2)根据预定的级配，拟定各尺寸范围内的颗粒的体积和，即设定i～j尺寸范围内的颗粒相的体积和为V(i-j)；
(3)在所述建模空间内，随机获得在i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型，其中，α<1，使各个颗粒模型的体积和为V(i-j)×β，各个颗粒均与周围的颗粒之间不发生干涉，由此获了i～j尺寸范围内的各颗粒的紧缩模型；
(4)重复步骤(3)，生成所有尺寸范围内的颗粒的紧缩模型；
(5)在步骤(1)中所述的建模空间中，将步骤(4)中各颗粒的紧缩模型进行体积膨胀，即将各颗粒的紧缩模型的尺寸放大1/α倍，体积也随之放大1/β倍，从而将各颗粒的紧缩模型膨胀至符合步骤(2)中预定级配的正常尺寸模型，此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。
与现有技术相比，本发明的技术方案的有益技术效果为：
(1)由于各颗粒都是在随机点生成的，因此能够保证颗粒空间分布的均匀性。
(2)由于首先生成的是各颗粒的紧缩模型，因此，容易产生符合条件的随机点，解决了现有随机投放法长时间找不到或根本找不到符合条件的随机点的问题。
(3)能够按预定的级配生成各种形状颗粒的紧缩模型，解决了Voronoi法不能用于凹形颗粒和不能控制颗粒级配等问题。
(4)解决了颗粒与模型边界存在交叉时的建模问题，能够应用于边缘经过机加工的复合材料试样的建模与分析。
(5)将紧缩模型膨胀量，可以得到与真实材料一致的颗粒堆积密度，解决了随机投放等方法不能获得高密度模型的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是在建模空间内随机生成各颗粒的紧缩模型的示意图；
图2是紧缩模型中的各颗粒膨胀并重新分布后得到的高致密度模型的有限元网格图；
图3是紧缩模型与膨胀后模型的比较示意图。
其中，1-紧缩颗粒模型，2-模型边界，3-膨胀后得到的正常尺寸颗粒的有限元网格，4-膨胀后的正常尺寸颗粒模型。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中关于随机堆积的颗粒的建模方法存在一定的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法，包括以下步骤：
(1)拟定模型的轮廓形状和尺寸，即确定建模空间及其边界；
(2)根据预定的级配，拟定各尺寸范围内的颗粒的体积和，即设定i～j尺寸范围内的颗粒相的体积和为V(i-j)；
(3)在所述建模空间内，随机获得在i×α～j×α尺寸范围内(包括i×α和j×α尺寸)的若干个颗粒模型，其中，α<1，使各个颗粒模型的体积和为V(i-j)×β，各个颗粒均与周围的颗粒之间不发生干涉，由此获了i～j尺寸范围内的各颗粒的紧缩模型；
(4)重复步骤(3)，生成所有尺寸范围内的颗粒的紧缩模型；
(5)在步骤(1)中所述的建模空间中，将步骤(4)中各颗粒的紧缩模型进行体积膨胀，即将各颗粒的紧缩模型的尺寸放大1/α倍，体积也随之放大1/β倍，从而将各颗粒的紧缩模型膨胀至符合步骤(2)中预定级配的正常尺寸模型，此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。
对于颗粒增强复合材料或软物质系颗粒材料等，颗粒之间的空隙作为第二相，并由此生成多相模型。
其中，步骤(5)中，各颗粒紧缩模型的膨胀方法，包括如下步骤：
a、将步骤(1)中建模空间的边界(称为模型边界)划分有限元网格，并赋予材料属性；
b、将步骤(4)中所述的颗粒划分有限元网格，并赋予材料属性；
c、定义颗粒之间以及颗粒与建模空间的边界之间的接触判断方式，使之不发生相互穿透；
d、用有限元方法，对颗粒施加温度或热流载荷，使之产生热膨胀；热膨胀1/α倍后，尺寸由为i×α～j×α的颗粒变为尺寸i～j，各颗粒的体积和也随之膨胀1×β倍，由V(i-j)×β变为V(i-j)。
优选的，步骤a中，模型边界为与温度无关的刚性材料。
优选的，步骤b中，颗粒为热弹性材料或热弹塑性材料，进一步优选的，所述颗粒为热弹性材料。
优选的，步骤a～b中，将各个颗粒模型划分为实体单元，模型边界为实体元或壳单元。
优选的，步骤c中，所述接触方式为面-面接触，或点-面接触，或点-点接触。
优选的，步骤(3)中，所述α＝0.5～0.9，β＝α3，经验证，选取的α＝0.5～0.9能够使得模型具有更加真实的特点。
优选的，所述高致密度离散颗粒多相体系为颗粒增强复合材料、软物质系颗粒材料(如混凝土或泥石流组成的软物质系颗粒材料)、颗粒堆积材料或短纤维增强复合材料。
优选的，步骤(1)～(3)中，i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型的获得方法，包括如下步骤：
a、在所述建模空间内，随机产生一个点，以该点为中心，生成一个直径在i×α～j×α尺寸范围内的球；
b、判断步骤a中所生成的球是否与周围已生成的颗粒发生干涉，若发生干涉，则删除已生成的球，并重复步骤a；
c、在所述球内生成内接多面体，任选该多面体的几个顶点，使之沿球的半径方向内移，形成内凹和外凸的表面，以得到逼近真实颗粒形状的颗粒模型；
d、判断所生成的颗粒是否与模型边界发生干涉，若发生干涉，则删除颗粒在模型边界外的部分；
e、计算步骤d中得到的颗粒模型的体积；
f、重复步骤a～e，将得到的各个颗粒模型的体积求和，得到ΣV；
g、判断ΣV是否达到V(i-j)×β，若不是，则重复步骤a～f。
步骤a中，生成的模型的形状为球形或椭球型或其他类似球形的形状。
如果颗粒的形状能够直接用数学方程描述，则在上述步骤a～c中，直接通过数学方程生成颗粒模型，并省略步骤c。
步骤(5)中，各颗粒紧缩模型的膨胀方法，也可通过离散元等数值方法进行求解。
上述建模方法在二维细观结构建模上的应用，其特点是：将上述建模方法中的体积用面积代替，将在随机点生成的球用圆代替，将内接多面体用圆内接多边形代替，β＝α2。
上述建模方法在纤维增强复合材料建模上的应用，其特点是：将上述建模方法中随机点生成的球用柱代替，并由柱生成纤维模型。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例和附图详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种高致密度二维离散颗粒多相体系的建模方法，包括以下步骤：
(1)拟定模型的轮廓形状和尺寸，即确定建模空间及其边界，如图1中的模型边界，2为模型边界；
(2)根据预定的级配，生成各颗粒的紧缩模型，如图1中各颗粒的紧缩模型，1为颗粒紧缩模型；
(3)将各颗粒的紧缩模型划分为二维平面单元，并赋予热弹性材料属性；
(4)将模型边界划分为二维平面单元，并赋予与温度无关的刚体材料属性；
(5)定义颗粒之间以及颗粒与模型边界之间的接触为面—面接触方式，使之不发生相互穿透；
(6)在步骤(1)所拟定的建模空间中，通过有限元方法，将步骤(4)中各颗粒的紧缩模型施加温度或热流载荷，使之产生面积膨胀，即将各颗粒的紧缩模型的尺寸放大1/α倍，α＝0.5～0.9，面积也随之放大1/β倍。膨胀1/α倍后，尺寸为i×α～j×α的颗粒，尺寸变为i～j，如图3所示，是紧缩模型与膨胀后模型的比较示意图，1为颗粒紧缩模型，4为膨胀后的正常尺寸颗粒模型。各颗粒的面积和也随之膨胀1×β倍，由S(i-j)×β变为S(i-j)，从而将各颗粒的紧缩模型膨胀至符合步骤(2)中预定级配的正常尺寸模型。
此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。对于颗粒增强复合材料或软物质系颗粒材料等，颗粒之间的空隙作为第二相，并由此生成多相模型。
步骤(1)～(2)中，i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型的获得方法，包括如下步骤：
a、在所述建模空间内，随机产生一个点，以该点为中心，生成一个直径在i×α～j×α尺寸范围内的圆；
b、判断步骤a中所生成的圆是否与周围已生成的颗粒发生干涉，若发生干涉，则删除已
生成的圆，并重复步骤a；
c、在所述圆内生成内接多边形，任选该多边形的几个顶点，使之沿圆的半径方向内移，
形成内凹和外凸的表面，以得到逼近真实颗粒形状的颗粒模型；
d、判断所生成的颗粒是否与模型边界发生干涉，若发生干涉，则删除颗粒在模型边界外
的部分；
e、计算步骤d中得到的颗粒模型的面积；
f、重复步骤a～e，将得到的各个颗粒模型的面积求和，得到ΣS；
g、判断ΣS是否达到S(i-j)×β，若不是，则重复步骤a～f。
实施例2
一种高致密度颗粒增强复合材料三维细观结构的建模方法，包括以下步骤：
(1)拟定模型的轮廓形状和尺寸，即确定建模空间及其边界；
(2)根据预定的级配，拟定各尺寸范围内的颗粒的体积和，即设定i～j尺寸范围内的颗粒相的体积和为V(i-j)；
(3)在所述建模空间内，随机获得在i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型，其中，α＝0.8，使各个颗粒模型的体积和为V(i-j)×β，各个颗粒均与周围的颗粒之间不发生干涉，由此获了i～j尺寸范围内的各颗粒的紧缩模型；
i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型的获得方法，包括如下步骤：
a、在所述建模空间内，随机产生一个点，以该点为中心，生成一个直径在i×α～j×α尺寸范围内的球；
b、判断步骤a中所生成的球是否与周围已生成的颗粒发生干涉，若发生干涉，则删除已生成的球，并重复步骤a；
c、在所述球内生成内接多面体，任选该多面体的几个顶点，使之沿球的半径方向内移，形成内凹和外凸的表面，以得到逼近真实颗粒形状的颗粒模型；
d、判断所生成的颗粒是否与模型边界发生干涉，若发生干涉，则删除颗粒在模型边界外的部分；
e、计算步骤d中得到的颗粒模型的体积；
f、重复步骤a～e，将得到的各个颗粒模型的体积求和，得到ΣV；
g、判断ΣV是否达到V(i-j)×β，若不是，则重复步骤a～f。
(4)重复步骤(3)，生成所有尺寸范围内的颗粒的紧缩模型；
(5)在步骤(1)中所述的建模空间中，将步骤(4)中各颗粒的紧缩模型进行体积膨胀，即将各颗粒的紧缩模型的尺寸放大1/α倍，体积也随之放大1/β倍，从而将各颗粒的紧缩模型膨胀至符合步骤(2)中预定级配的正常尺寸模型，此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。
其中，各颗粒紧缩模型的膨胀方法，具体包括如下步骤：
a、将步骤(1)中建模空间的边界(称为模型边界)划分有限元网格，并赋予与温度无关的刚体材料属性；
b、将步骤(4)中所述的颗粒划分有限元网格，并赋予热弹性材料属性；
c、定义颗粒之间以及颗粒与建模空间的边界之间的接触为点-面接触方式，使之不发生相互穿透；
d、用有限元方法，对颗粒施加温度或热流载荷，使之产生热膨胀；热膨胀1/α倍后，尺寸由为i×α～j×α的颗粒变为尺寸i～j，各颗粒的体积和也随之膨胀1×β倍，由V(i-j)×β变为V(i-j)。
此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。对于颗粒增强复合材料或软物质系颗粒材料等，颗粒之间的空隙作为第二相，并由此生成多相模型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)拟定模型的轮廓形状和尺寸，即确定建模空间及其边界；
(2)根据预定的级配，拟定各尺寸范围内的颗粒的体积和，即设定i～j尺寸范围内的颗粒相的体积和为V(i-j)；
(3)在所述建模空间内，随机获得在i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型，其中，α<1，使各个颗粒模型的体积和为V(i-j)×β，各个颗粒均与周围的颗粒之间不发生干涉，由此获了i～j尺寸范围内的各颗粒的紧缩模型；
(4)重复步骤(3)，生成所有尺寸范围内的颗粒的紧缩模型；
(5)在步骤(1)中所述的建模空间中，将步骤(4)中各颗粒的紧缩模型进行体积膨胀，即将各颗粒的紧缩模型的尺寸放大1/α倍，体积也随之放大1/β倍，从而将各颗粒的紧缩模型膨胀至符合步骤(2)中预定级配的正常尺寸模型，此时得到的颗粒分布模型即为所求的高致密度颗粒结构模型。
2.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：所述高致密度离散颗粒多相体系为颗粒增强复合材料、软物质系颗粒材料、颗粒堆积材料或短纤维增强复合材料。
3.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：步骤(5)中，各颗粒紧缩模型的膨胀方法，包括如下步骤：
a、将步骤(1)中建模空间的边界划分有限元网格，并赋予材料属性；
b、将步骤(4)中所述的颗粒划分有限元网格，并赋予材料属性；
c、定义颗粒之间以及颗粒与建模空间的边界之间的接触判断方式，使之不发生相互穿透；
d、用有限元方法，对颗粒施加温度或热流载荷，使之产生热膨胀；热膨胀1/α倍后，尺寸由为i×α～j×α的颗粒变为尺寸i～j，各颗粒的体积和也随之膨胀1×β倍，由V(i-j)×β变为V(i-j)。
4.如权利要求3所述的建模方法，其特征是：步骤a中，模型边界为与温度无关的刚性材料；
步骤b中，颗粒为热弹性材料或热弹塑性材料，优选的，所述颗粒为热弹性材料；
步骤a～b中，将各个颗粒模型划分为实体单元，模型边界为实体元或壳单元；
步骤c中，所述接触方式为面-面接触，或点-面接触，或点-点接触。
5.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：步骤(1)～(3)中，i×α～j×α尺寸范围内的若干个颗粒模型的获得方法，包括如下步骤：
a、在所述建模空间内，随机产生一个点，以该点为中心，生成一个直径在i×α～j×α尺寸范围内的球；
b、判断步骤a中所生成的球是否与周围已生成的颗粒发生干涉，若发生干涉，则删除已生成的球，并重复步骤a；
c、在所述球内生成内接多面体，任选该多面体的几个顶点，使之沿球的半径方向内移，形成内凹和外凸的表面，以得到逼近真实颗粒形状的颗粒模型；
d、判断所生成的颗粒是否与模型边界发生干涉，若发生干涉，则删除颗粒在模型边界外的部分；
e、计算步骤d中得到的颗粒模型的体积；
f、重复步骤a～e，将得到的各个颗粒模型的体积求和，得到ΣV；
g、判断ΣV是否达到V(i-j)×β，若不是，则重复步骤a～f；
优选的，步骤a中，生成的模型的形状为球形或椭球型或其他类似球形的形状；
优选的，如果颗粒的形状能够直接用数学方程描述，则在上述步骤a～c中，直接通过数学方程生成颗粒模型，并省略步骤c。
6.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：将颗粒之间的空隙作为第二相，并由此生成多相模型。
7.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：步骤(3)中，所述α＝0.5～0.9，β＝α3。
8.如权利要求1所述的建模方法，其特征是：步骤(5)中，各颗粒紧缩模型的膨胀方法，能够通过离散元数值方法进行求解。
9.权利要求1～8中任一项所述的建模方法在二维细观结构建模上的应用，其特征是：将所述建模方法中的体积用面积代替，将在随机点生成的球用圆代替，将内接多面体用圆内接多边形代替，β＝α2。
10.权利要求1～8中任一项所述的建模方法在纤维增强复合材料建模上的应用，其特征是：将所述建模方法中随机点生成的球用柱代替，并由柱生成纤维模型。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109541186A (zh) * 2018-11-29 2019-03-29 烟台大学 一种基于形状参数的粗骨料密实度计算方法
CN109829975A (zh) * 2019-03-14 2019-05-31 河海大学 一种变孔隙度多孔介质构建方法
CN110706352A (zh) * 2019-10-10 2020-01-17 重庆交通大学 基于多边形随机骨料的混凝土三相细观模型构建及内氯离子侵蚀数值模拟方法
CN111967066A (zh) * 2020-04-20 2020-11-20 北京航空航天大学 一种多形态颗粒增强复合材料三维细观结构建模方法
CN113128082A (zh) * 2021-03-15 2021-07-16 山东大学 用于复合材料性能预测的细观模型的构建方法及系统
CN113139320A (zh) * 2021-05-14 2021-07-20 上海交通大学 构建颗粒增强复合材料三维微观构型的方法
CN114818427A (zh) * 2022-04-30 2022-07-29 中南大学 一种基于真实颗粒形状的离散元可破碎颗粒模型建模方法
CN115050431A (zh) * 2022-04-27 2022-09-13 中南大学 一种水泥稳定再生集料的三维细观结构的建模分析方法
CN115050431B (zh) * 2022-04-27 2024-05-03 中南大学 一种水泥稳定再生集料的三维细观结构的建模分析方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111783269B (zh) * 2019-03-18 2024-01-12 山东高速集团有限公司 一种基于离散元分析道路空隙结构由于扬尘造成阻塞的方法
JP7160752B2 (ja) * 2019-04-25 2022-10-25 株式会社日立製作所 粒子挙動シミュレーション方法、及び粒子挙動シミュレーションシステム
CN110210178A (zh) * 2019-06-26 2019-09-06 西安理工大学 一种基于Python再生混凝土三维随机球形骨料模型的构建方法
CN111027244B (zh) * 2019-12-03 2024-03-12 天津大学 一种百亿级颗粒模型的构建方法
CN111310376B (zh) * 2020-02-21 2021-12-28 南京航空航天大学 一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法
CN111428359B (zh) * 2020-03-23 2022-03-08 河海大学 一种考虑晶粒咬合的各向异性岩石建模方法
EP4160184A1 (en) * 2020-06-01 2023-04-05 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Simulation device, simulation method, and program
CN112084694B (zh) * 2020-09-15 2023-08-25 河南理工大学 一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法
CN112115608B (zh) * 2020-09-16 2024-03-15 中国地质大学（北京） 复合颗粒粒径计算和级配调整配置方法
CN112461718B (zh) * 2020-11-18 2022-08-26 中国石油大学(华东) 孔隙度与颗粒粒径分布关系表征方法
CN112329318B (zh) * 2020-11-27 2022-04-22 华中科技大学 重构多组分复合材料的离散元建模方法及应用
CN112818574B (zh) * 2021-01-27 2022-10-14 江西理工大学 模拟泥石流起动形成、流动发展和再次淤积的数值方法
CN112861372B (zh) * 2021-03-04 2023-03-21 中国地质调查局成都地质调查中心 一种泥石流容重计算方法
CN113111560B (zh) * 2021-04-26 2022-04-15 山东大学 一种非均质矿物铸件细观结构模型生成方法及系统
CN113722932B (zh) * 2021-09-13 2022-07-05 江苏集萃先进高分子材料研究所有限公司 多维混合导电填料高分子发泡材料电导率预测方法
CN113962066B (zh) * 2021-09-27 2024-03-19 太原理工大学 一种含六相组分的钢筋混凝土三维细观模型
CN115107280A (zh) * 2022-06-24 2022-09-27 重庆大学 一种Voronoi多孔结构智能生成方法
CN114925590B (zh) * 2022-06-24 2023-07-21 中南大学 多用途二维不规则形状集料随机生成方法及模型生成方法
CN115081302B (zh) * 2022-07-15 2023-07-07 中国矿业大学 支护构件与硐室围岩接触及相互作用的模拟方法和系统
CN115270477B (zh) * 2022-08-01 2023-04-07 河海大学 一种采用离散元模拟二维混凝土中孔隙的生成方法
CN116486967B (zh) * 2023-05-12 2023-10-03 哈尔滨工业大学 可控颗粒间距及面积占比的带壳颗粒随机分布的生成方法
CN116884540A (zh) * 2023-06-15 2023-10-13 湖北工业大学 多相材料三维模型生成与连通性判断方法
CN117195382B (zh) * 2023-11-08 2024-02-23 北京理工大学 一种混凝土细观模型的构建方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103425899A (zh) * 2013-09-10 2013-12-04 南京大学 用于页岩气水力压裂的三维离散元建模和模拟方法
CN103745042A (zh) * 2013-12-25 2014-04-23 广西科技大学 一种壁流式颗粒捕集器的建模方法
CN104899393A (zh) * 2015-06-19 2015-09-09 山东大学 一种离散相增强复合材料细观结构的建模方法
CN106029764A (zh) * 2014-01-23 2016-10-12 彼得森化学工业有限公司 具有视觉分辨的反射表面以生成独特外观的含有反射颗粒的缓冲泡沫体

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353153B2 (en) * 2001-10-17 2008-04-01 Maria-Grazia Ascenzi Method and system for modeling bone structure
US7131105B2 (en) * 2003-09-19 2006-10-31 Coventor, Inc. System and method for automatic mesh generation from a system-level MEMS design
US7142297B2 (en) * 2003-10-31 2006-11-28 Synopsys Switzerland Llc Method for simulating the movement of particles
JP2007523402A (ja) * 2004-01-13 2007-08-16 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 内部個別要素を用いるメッシュモデル
DE602004026566D1 (de) * 2004-07-28 2010-05-27 Procter & Gamble Indirekter Druck von AMG
JP2006259910A (ja) 2005-03-15 2006-09-28 Fuji Xerox Co Ltd 粒子充填シミュレーション装置及び粒子充填シミュレーション方法、並びにコンピュータ・プログラム
MX2009000341A (es) * 2006-07-12 2009-11-05 Univ Queensland Un metodo para predecir las propiedades de fractura de un material en particulas cuando se somete a impacto.
US20080099569A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Husky Injection Molding Systems Ltd. Thermal Analysis of Apparatus having Multiple Thermal Control Zones
WO2008066895A2 (en) * 2006-11-29 2008-06-05 Baker Hughes Incorporated Discrete element modeling of rock destruction under high pressure conditions
JP5132768B2 (ja) * 2007-07-02 2013-01-30 マグマ ギエッセレイテクノロジ ゲーエムベーハー モールド充填プロセスのシミュレーションにおいて、粒子の統計的な配向分布を記述するための方法および装置。
JP5137040B2 (ja) * 2007-10-29 2013-02-06 独立行政法人海洋研究開発機構 気象シミュレーション装置、及び、方法
US8042736B2 (en) * 2008-04-23 2011-10-25 Engineering Consultants Group, Inc. Tracking and properties control system for bulk materials
FR2934050B1 (fr) * 2008-07-15 2016-01-29 Univ Paris Curie Procede et dispositif de lecture d'une emulsion
GB2462261A (en) * 2008-07-28 2010-02-03 Fujitsu Ltd Method, apparatus and computer program for simulating behaviou r of thermodynamic systems
US9342636B2 (en) * 2008-08-13 2016-05-17 Dem Solutions Ltd Method and apparatus for simulation by discrete element modeling and supporting customisable particle properties
US8315821B2 (en) * 2009-01-13 2012-11-20 New York University Packing properties of particulate compositions
US8126684B2 (en) * 2009-04-10 2012-02-28 Livermore Software Technology Corporation Topology optimization for designing engineering product
US8531463B2 (en) * 2009-08-10 2013-09-10 Dem Solutions Limited Method and apparatus for discrete element modeling with a virtual geometry object
EP2317348B1 (en) * 2009-10-30 2014-05-21 Services Pétroliers Schlumberger Method for building a depositional space corresponding to a geological domain
US9122821B2 (en) * 2010-05-25 2015-09-01 Siemens Products Lifecycle Management Software Inc. Method and system for simulation of automated processes
US8560286B2 (en) 2011-03-31 2013-10-15 Dem Solutions Limited Method and apparatus for discrete element modeling involving a bulk material
EP2509009A1 (en) 2011-04-05 2012-10-10 Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology Particle simulator and method of simulating particles
US8554527B2 (en) * 2011-04-08 2013-10-08 Japan Agency For Marine-Earth Science And Technology Particle simulator and method of simulating particles
US9020784B2 (en) * 2012-04-27 2015-04-28 Livermore Software Technology Corp. Methods for providing a bonded-particle model in computer aided engineering system
US20140278292A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Airbus Operations (Sas) Method for coupling non-destructive inspection data for a material or structure to an analysis tool
US9861569B2 (en) * 2013-05-01 2018-01-09 New York University Specificity, flexibility and valence of DNA bonds for guided emulsion architecture
US20150112651A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Livermore Software Technology Corporation Bond Model For Representing Heterogeneous Material In Discrete Element Method
US9792391B2 (en) * 2014-06-06 2017-10-17 Siemens Product Lifecyle Management Software Inc. Refining of material definitions for designed parts
CN105740532B (zh) 2016-01-28 2019-04-02 重庆交通大学 母岩及其颗粒料的二维离散元模型构建方法
CN106777807B (zh) 2017-01-13 2020-09-25 北京航空航天大学 一种粉末冶金随机粒度分布3d有限元建模与仿真方法
WO2020056405A1 (en) * 2018-09-14 2020-03-19 Northwestern University Data-driven representation and clustering discretization method and system for design optimization and/or performance prediction of material systems and applications of same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103425899A (zh) * 2013-09-10 2013-12-04 南京大学 用于页岩气水力压裂的三维离散元建模和模拟方法
CN103745042A (zh) * 2013-12-25 2014-04-23 广西科技大学 一种壁流式颗粒捕集器的建模方法
CN106029764A (zh) * 2014-01-23 2016-10-12 彼得森化学工业有限公司 具有视觉分辨的反射表面以生成独特外观的含有反射颗粒的缓冲泡沫体
CN104899393A (zh) * 2015-06-19 2015-09-09 山东大学 一种离散相增强复合材料细观结构的建模方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEIYAO SHENG.ETC: ""An advanced 3D modeling method for concrete-like particle-reinforced composites with high volume fraction of randomly distributed particles"", 《COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY》 *
戴宏钦: ""球体随机堆积及其堆积结构的研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ 辑》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109541186A (zh) * 2018-11-29 2019-03-29 烟台大学 一种基于形状参数的粗骨料密实度计算方法
CN109829975A (zh) * 2019-03-14 2019-05-31 河海大学 一种变孔隙度多孔介质构建方法
CN110706352A (zh) * 2019-10-10 2020-01-17 重庆交通大学 基于多边形随机骨料的混凝土三相细观模型构建及内氯离子侵蚀数值模拟方法
CN110706352B (zh) * 2019-10-10 2023-03-10 重庆交通大学 基于多边形随机骨料的混凝土三相细观模型构建及内氯离子侵蚀数值模拟方法
CN111967066B (zh) * 2020-04-20 2022-10-28 北京航空航天大学 一种多形态颗粒增强复合材料三维细观结构建模方法
CN111967066A (zh) * 2020-04-20 2020-11-20 北京航空航天大学 一种多形态颗粒增强复合材料三维细观结构建模方法
CN113128082A (zh) * 2021-03-15 2021-07-16 山东大学 用于复合材料性能预测的细观模型的构建方法及系统
CN113128082B (zh) * 2021-03-15 2022-06-17 山东大学 用于复合材料性能预测的细观模型的构建方法及系统
CN113139320B (zh) * 2021-05-14 2022-06-10 上海交通大学 构建颗粒增强复合材料三维微观构型的方法
CN113139320A (zh) * 2021-05-14 2021-07-20 上海交通大学 构建颗粒增强复合材料三维微观构型的方法
CN115050431A (zh) * 2022-04-27 2022-09-13 中南大学 一种水泥稳定再生集料的三维细观结构的建模分析方法
CN115050431B (zh) * 2022-04-27 2024-05-03 中南大学 一种水泥稳定再生集料的三维细观结构的建模分析方法
CN114818427A (zh) * 2022-04-30 2022-07-29 中南大学 一种基于真实颗粒形状的离散元可破碎颗粒模型建模方法
CN114818427B (zh) * 2022-04-30 2023-09-26 湖南科技大学 一种基于真实颗粒形状的离散元可破碎颗粒模型建模方法

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