CN110245457A - 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法 - Google Patents

一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110245457A
CN110245457A CN201910572878.5A CN201910572878A CN110245457A CN 110245457 A CN110245457 A CN 110245457A CN 201910572878 A CN201910572878 A CN 201910572878A CN 110245457 A CN110245457 A CN 110245457A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particle
object space
launched
accumulative
particle size
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910572878.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110245457B (zh
Inventor
孙伟宸
吴恺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910572878.5A priority Critical patent/CN110245457B/zh
Publication of CN110245457A publication Critical patent/CN110245457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110245457B publication Critical patent/CN110245457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02Investigating particle size or size distribution
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,引入连续均匀概率,依据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,在全部粒径区间范围内选取颗粒粒径进行颗粒投放;与现行静态投放方法相比,能够大幅提高模型最大填充率;与现行瞬态填充方法相比,能够避免各级配区间颗粒在目标投放空间上、位置分布规律与投放顺序的相关性,确保各级配区间颗粒在目标投放空间上的位置、均服从目标分布规律,同时能够在整个投放过程中,使颗粒粒径不间断地满足目标级配分布,确保瞬态填充过程的连续性。

Description

一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建 方法
技术领域
本发明涉及一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,属于岩土工程及材料科学数值模拟技术领域。
背景技术
颗粒级配是决定材料特性的重要指标,随着有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)、离散元法(DEM)、有限元离散元耦合方法(FDEM)、数值流形方法(NMM)、非连续变形分析方法(DDA)、物质点法(MPM)、格子玻尔兹曼方法(LBM)、光滑粒子动力学(SPH)、近场动力学(PD)等数值模拟技术在岩土工程及材料科学等领域的普及应用,如何创建满足目标级配分布的数值模型来表征现实材料成为无法回避的科研课题,受到越来越多科研工作者的重视。
数值模拟技术中现行生成满足目标级配分布模型的方法,大体分为空间维度上的静态投放和时间维度上的瞬态填充。现行静态投放法依据目标级配区间在目标投放空间内对应分批次投放颗粒,同一级配区间投放完毕才进行下一级配区间投放,直至所有级配区间投放完毕,典型应用如路基碎石土静态加载数值模型的创建。而现行瞬态填充法则是上述多个静态投放过程在时间维度上的串联,典型应用如级配矿料的动态入料传输过程模拟。
现行静态投放法又可细分为允许颗粒重叠和不允许颗粒重叠两种情况。
允许颗粒重叠的情况。模型创建之初允许颗粒之间存在大量重叠,后经一定求解步颗粒逐渐弹开。此种情况模型最大填充率不受限制,各级配区间颗粒在目标投放空间上的位置分布规律与投放顺序无关。然而,此种情况能够适用的数值模拟方法有限,仅适用于基于离散元方法创建满足颗粒级配的数值模型。
不允许颗粒重叠的情况,模型创建之初不允许颗粒之间存在重叠,颗粒投放过程中通过重叠判断舍弃与已投放颗粒重叠的新投放颗粒;此种情况下,模型最大填充率受到一定限制,最大填充率与各级配区间颗粒投放顺序相关,按粒径区间由大到小的顺序依次投放颗粒能够获得最大填充率。然而,即便是按粒径区间由大到小的顺序依次投放颗粒获得的最大填充率模型,也往往难以满足现实工程中对高填充率问题的数值模拟需要。另外,当目标填充率超过允许最大填充率时,目标投放空间无法确保所有级配区间均投放成功,只要有一个级配区间投放失败,则整个模型颗粒粒径不满足目标级配分布。各级配区间颗粒在目标投放空间上的位置分布规律与投放顺序相关,投放越晚越难服从目标分布规律。
现行瞬态填充方法是多个静态投放过程在时间维度上的串联,即瞬态填充过程分多个阶段进行,每隔一定时间在颗粒目标投放空间内完成一次严格满足颗粒目标级配的静态投放过程。现行瞬态填充方法需要严格控制每一静态投放阶段中的颗粒满足目标级配,实施难度高,且不符合现实瞬态填充过程的连续性规律。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,在满足颗粒级配曲线的同时,能够大幅提高模型的最大填充率,同时保证瞬态填充过程的连续性。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,用于实现对目标空间的颗粒投放,包括如下步骤:
步骤A.获得投放颗粒类型所对应的颗粒级配曲线,并根据该颗粒级配曲线中累计颗粒所占区域大小百分比随粒径区间的变化关系,获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,然后进入步骤B;其中j∈{1、…、J},J表示投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中的总粒径区间数,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒所占区域大小百分比,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒数量百分比;
步骤B.针对目标空间构建坐标系,并获得坐标系中各坐标轴上最小值组成的坐标,作为Xmin,以及获得坐标系中各坐标轴上最大值组成的坐标,作为Xmax,然后进入步骤C;
步骤C.若针对目标空间的颗粒投放为静态投放,则进入步骤D,若针对目标空间的颗粒投放为瞬态投放,则然后初始化i=1,并进入步骤M;
步骤D.根据目标空间的内部区域大小、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒所占区域大小之和V,然后进入步骤E;
步骤E.根据累计颗粒所占区域大小百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒所占区域大小之和V,获得目标空间所需各填充颗粒的数量I,然后初始化i=1,并进入步骤F;
步骤F.根据获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤G,其中,rand∈[0,1);
步骤G.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤H;
步骤H.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤J;
步骤J.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计静态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤K;否则针对i的值进行加1更新,并进入步骤L;
步骤K.判断累计静态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤H;
步骤L.判断i是否大于I,是则完成针对目标空间的静态投放;否则返回步骤F;
步骤M.根据Pi=rand,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤N;
步骤N.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤O;
步骤O.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤P;
步骤P.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤Q;否则进入步骤R;
步骤Q.判断累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤O;
步骤R.根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒所占区域大小之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量,并判断针对目标空间已投放颗粒流量是否达到预设流量上限,是则完成针对目标空间的瞬态投放;否则针对i的值进行加1更新,并返回步骤M。
作为本发明的一种优选技术方案:若所述目标空间为二维区域,则针对目标空间所投放颗粒为二维颗粒,则表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒面积百分比;所述步骤D中,根据目标空间的内部面积、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒面积之和V;所述步骤R中,根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒面积之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量;
若所述目标空间为三维区域,则针对目标空间所投放颗粒为三维颗粒,则表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒体积百分比;所述步骤D中,根据目标空间的内部体积、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒体积之和V;所述步骤R中,根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒体积之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量。
作为本发明的一种优选技术方案,若所述目标空间为二维区域:
所述步骤A中,根据投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中、累计颗粒面积百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系;
若所述目标空间为三维区域:
所述步骤A中,根据投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中、累计颗粒体积百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系。
作为本发明的一种优选技术方案,若所述目标空间为二维区域:
步骤E中,根据累计颗粒面积百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒面积之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I;
若所述目标空间为三维区域:
步骤E中,根据累计颗粒体积百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒体积之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I。
作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤G和步骤N中:
根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di
本发明所述一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
本发明所设计基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,引入连续均匀概率,依据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,在全部粒径区间范围内选取颗粒粒径进行颗粒投放;与现行静态投放方法相比,能够大幅提高模型最大填充率;与现行瞬态填充方法相比,能够避免各级配区间颗粒在目标投放空间上、位置分布规律与投放顺序的相关性,确保各级配区间颗粒在目标投放空间上的位置、均服从目标分布规律,同时能够在整个投放过程中,使颗粒粒径不间断地满足目标级配分布,确保瞬态填充过程的连续性,因此,本发明适用于任意数值模拟技术领域目标级配数值模型的创建,且基于等效粒径能够满足任意颗粒形状,具有普遍适用性,并且本发明创建的数值模型更加符合现实中的客观规律。
附图说明
图1是本发明设计基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法的流程图;
图2a是静态投放中二维区域目标空间示意图;
图2b是静态投放中三维区域目标空间示意图;
图2c是瞬态投放示意图;
图3a是累计颗粒所占区域大小百分比随粒径区间的变化关系示意图;
图3b是累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系示意图;
图4a是实施例静态投放中二维区域目标空间示意图;
图4b是实施例静态投放中三维区域目标空间示意图;
图4c是实施例瞬态投放示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,用于实现对目标空间的颗粒投放,实际应用当中,对于目标空间来说,可以划分为二维区域和三维区域两类,接下来针对这两类目标空间,分别进行方法的执行。
其一是二维区域目标空间,如图1和图2a所示,具体执行如下步骤。
步骤A.获得投放颗粒类型所对应的颗粒级配曲线,并如图3a所示,根据该颗粒级配曲线中累计颗粒所占面积大小百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,如图3b所示,然后进入步骤B;其中j∈{1、…、J},J表示投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中的总粒径区间数,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒所占面积大小百分比,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒数量百分比,Dj表示第j个粒径区间的上限。
步骤B.针对目标空间构建坐标系,并获得坐标系中各坐标轴上最小值组成的坐标,作为Xmin,以及获得坐标系中各坐标轴上最大值组成的坐标,作为Xmax,然后进入步骤C。
步骤C.若针对目标空间的颗粒投放为静态投放,则进入步骤D,若针对目标空间的颗粒投放为瞬态投放,则然后初始化i=1,如图2c所示,并进入步骤M。
步骤D.根据目标空间的内部面积大小、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒所占面积大小之和V,然后进入步骤E。
步骤E.根据累计颗粒所占面积大小百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒所占面积大小之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I,然后初始化i=1,并进入步骤F。
步骤F.根据获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤G,其中,rand∈[0,1)。
步骤G.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤H。
步骤H.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤J。
步骤J.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计静态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤K;否则针对i的值进行加1更新,并进入步骤L。
步骤K.判断累计静态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤H。
步骤L.判断i是否大于I,是则完成针对目标空间的静态投放;否则返回步骤F。
步骤M.根据Pi=rand,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤N。
步骤N.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤O。
步骤O.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤P。
步骤P.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤Q;否则进入步骤R。
步骤Q.判断累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤O。
步骤R.根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒所占面积大小之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量,并判断针对目标空间已投放颗粒流量是否达到预设流量上限,是则完成针对目标空间的瞬态投放;否则针对i的值进行加1更新,并返回步骤M。
上述针对二维区域目标空间的投放过程,在实际应用当中,如图4a所示,静态投放下,填充率达到83.98%,如图4c所示,瞬态投放,满足过程连续性。
其二是三维区域目标空间,如图1和图2b所示,具体执行如下步骤。
步骤A.获得投放颗粒类型所对应的颗粒级配曲线,并如图3a所示,根据该颗粒级配曲线中累计颗粒所占体积大小百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,如图3b所示,然后进入步骤B;其中j∈{1、…、J},J表示投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中的总粒径区间数,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒所占体积大小百分比,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒数量百分比,Dj表示第j个粒径区间的上限。
步骤B.针对目标空间构建坐标系,并获得坐标系中各坐标轴上最小值组成的坐标,作为Xmin,以及获得坐标系中各坐标轴上最大值组成的坐标,作为Xmax,然后进入步骤C。
步骤C.若针对目标空间的颗粒投放为静态投放,则进入步骤D,若针对目标空间的颗粒投放为瞬态投放,则如图2c所示,然后初始化i=1,并进入步骤M。
步骤D.根据目标空间的内部体积大小、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒所占体积大小之和V,然后进入步骤E。
步骤E.根据累计颗粒所占体积大小百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒所占体积大小之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I,然后初始化i=1,并进入步骤F。
步骤F.根据获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤G,其中,rand∈[0,1)。
步骤G.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤H。
步骤H.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤J。
步骤J.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计静态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤K;否则针对i的值进行加1更新,并进入步骤L。
步骤K.判断累计静态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤H。
步骤L.判断i是否大于I,是则完成针对目标空间的静态投放;否则返回步骤F。
步骤M.根据Pi=rand,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤N。
步骤N.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤O。
步骤O.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤P。
步骤P.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤Q;否则进入步骤R。
步骤Q.判断累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤O。
步骤R.根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒所占体积大小之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量,并判断针对目标空间已投放颗粒流量是否达到预设流量上限,是则完成针对目标空间的瞬态投放;否则针对i的值进行加1更新,并返回步骤M。
上述针对三维区域目标空间的投放过程,在实际应用当中,如图4b所示,静态投放下,填充率达到60.90%,如图4c所示,瞬态投放,满足过程连续性。
上述技术方案所设计基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,引入连续均匀概率,依据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,在全部粒径区间范围内选取颗粒粒径进行颗粒投放;与现行静态投放方法相比,能够大幅提高模型最大填充率;与现行瞬态填充方法相比,能够避免各级配区间颗粒在目标投放空间上、位置分布规律与投放顺序的相关性,确保各级配区间颗粒在目标投放空间上的位置、均服从目标分布规律,同时能够在整个投放过程中,使颗粒粒径不间断地满足目标级配分布,确保瞬态填充过程的连续性,因此,本发明适用于任意数值模拟技术领域目标级配数值模型的创建,且基于等效粒径能够满足任意颗粒形状,具有普遍适用性,并且本发明创建的数值模型更加符合现实中的客观规律。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,用于实现对目标空间的颗粒投放,其特征在于,包括如下步骤:
步骤A.获得投放颗粒类型所对应的颗粒级配曲线,并根据该颗粒级配曲线中累计颗粒所占区域大小百分比随粒径区间的变化关系,获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系,然后进入步骤B;其中j∈{1、…、J},J表示投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中的总粒径区间数,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒所占区域大小百分比,表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒数量百分比;
步骤B.针对目标空间构建坐标系,并获得坐标系中各坐标轴上最小值组成的坐标,作为Xmin,以及获得坐标系中各坐标轴上最大值组成的坐标,作为Xmax,然后进入步骤C;
步骤C.若针对目标空间的颗粒投放为静态投放,则进入步骤D,若针对目标空间的颗粒投放为瞬态投放,则初始化i=1,并进入步骤M;
步骤D.根据目标空间的内部区域大小、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒所占区域大小之和V,然后进入步骤E;
步骤E.根据累计颗粒所占区域大小百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒所占区域大小之和V,获得目标空间所需各填充颗粒的数量I,然后初始化i=1,并进入步骤F;
步骤F.根据获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤G,其中,rand∈[0,1);
步骤G.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤H;
步骤H.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤J;
步骤J.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投放至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计静态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤K;否则针对i的值进行加1更新,并进入步骤L;
步骤K.判断累计静态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤H;
步骤L.判断i是否大于I,是则完成针对目标空间的静态投放;否则返回步骤F;
步骤M.根据Pi=rand,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,然后进入步骤N;
步骤N.根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di,然后进入步骤O;
步骤O.根据如下公式:
X=Xmin+rand·(Xmax-Xmin)
获得更新位于目标空间内部的当前随机位置X,然后进入步骤P;
步骤P.针对目标空间进行第i次颗粒投放,将粒径为di的颗粒投至目标空间中当前随机位置X,并判断此次所投放颗粒是否与目标空间中已投放颗粒之间存在重叠,是则累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放失败1次,并进入步骤Q;否则进入步骤R;
步骤Q.判断累计瞬态投放第i次颗粒尝试投放的总次数是否达到预设失败阈值,是则判定针对目标空间的颗粒投放失败,方法结束;否则返回步骤O;
步骤R.根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒所占区域大小之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量,并判断针对目标空间已投放颗粒流量是否达到预设流量上限,是则完成针对目标空间的瞬态投放;否则针对i的值进行加1更新,并返回步骤M。
2.根据权利要求1所述一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,其特征在于:若所述目标空间为二维区域,则针对目标空间所投放颗粒为二维颗粒,则表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒面积百分比;所述步骤D中,根据目标空间的内部面积、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒面积之和V;所述步骤R中,根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒面积之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量;
若所述目标空间为三维区域,则针对目标空间所投放颗粒为三维颗粒,则表示由第1个粒径区间至第j个粒径区间、累计颗粒体积百分比;所述步骤D中,根据目标空间的内部体积、以及目标空间的预设填充率,获得目标空间所需各填充颗粒体积之和V;所述步骤R中,根据针对目标空间已投放各颗粒的粒径,获得针对目标空间已投放各颗粒体积之和,作为针对目标空间已投放颗粒流量。
3.根据权利要求2所述一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,其特征在于,若所述目标空间为二维区域:
所述步骤A中,根据投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中、累计颗粒面积百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系;
若所述目标空间为三维区域:
所述步骤A中,根据投放颗粒类型所对应颗粒级配曲线中、累计颗粒体积百分比随粒径区间的变化关系,按如下公式:
获得累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系。
4.根据权利要求2所述一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,其特征在于,若所述目标空间为二维区域:
步骤E中,根据累计颗粒面积百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒面积之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I;
若所述目标空间为三维区域:
步骤E中,根据累计颗粒体积百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及目标空间所需各填充颗粒体积之和V,按如下公式:
获得目标空间所需各填充颗粒的数量I。
5.根据权利要求1所述一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法,其特征在于,所述步骤G和步骤N中:
根据累计颗粒数量百分比随粒径区间的变化关系、各粒径区间的上限Dj、以及针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的颗粒连续均匀概率Pi,按如下公式:
获得针对目标空间进行第i次颗粒投放、颗粒所对应的粒径di
CN201910572878.5A 2019-06-28 2019-06-28 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法 Active CN110245457B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910572878.5A CN110245457B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910572878.5A CN110245457B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110245457A true CN110245457A (zh) 2019-09-17
CN110245457B CN110245457B (zh) 2023-01-03

Family

ID=67890116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910572878.5A Active CN110245457B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110245457B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111324959A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 山东大学 模拟地下工程开挖的近场动力学物质点休眠方法及系统
CN111474089A (zh) * 2020-04-23 2020-07-31 佛山市优一家电制造有限公司 水汽释放设备的水分子粒径测试方法和装置
CN112115608A (zh) * 2020-09-16 2020-12-22 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
CN112131633A (zh) * 2020-09-04 2020-12-25 山东大学 一种基于粗粒化计算理论的流固耦合仿真方法及系统
CN112146957A (zh) * 2020-09-25 2020-12-29 东北石油大学 一种基于数字岩心实现人造岩心定量制作方法
US20200410438A1 (en) * 2020-09-16 2020-12-31 Cheetah Technologies Inc. Fill modeling for hybrid last-mile delivery
CN112650305A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种复杂环境下的攻击批次划分方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007286514A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Doshisha 粒子挙動シミュレーション装置、粒子挙動シミュレーション方法、及びコンピュータプログラム
CN104318039A (zh) * 2014-11-18 2015-01-28 张光亮 硬质合金自适应参数化建模的方法
CN107704653A (zh) * 2017-08-31 2018-02-16 河海大学 一种水泥基材料三维颗粒分组均匀化投放方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007286514A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Doshisha 粒子挙動シミュレーション装置、粒子挙動シミュレーション方法、及びコンピュータプログラム
CN104318039A (zh) * 2014-11-18 2015-01-28 张光亮 硬质合金自适应参数化建模的方法
CN107704653A (zh) * 2017-08-31 2018-02-16 河海大学 一种水泥基材料三维颗粒分组均匀化投放方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEICHEN SUN ET AL.: "DEM study of the shear behavior and formation of shear band in biaxial test", 《ADVANCED POWDER TECHNOLOGY》 *
X. HUANG ET AL.: "Effect of sample size on the response of DEM samples with arealistic grading", 《PARTICUOLOGY》 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111324959A (zh) * 2020-02-25 2020-06-23 山东大学 模拟地下工程开挖的近场动力学物质点休眠方法及系统
CN111324959B (zh) * 2020-02-25 2022-07-26 山东大学 模拟地下工程开挖的近场动力学物质点休眠方法及系统
CN111474089A (zh) * 2020-04-23 2020-07-31 佛山市优一家电制造有限公司 水汽释放设备的水分子粒径测试方法和装置
CN112131633A (zh) * 2020-09-04 2020-12-25 山东大学 一种基于粗粒化计算理论的流固耦合仿真方法及系统
CN112131633B (zh) * 2020-09-04 2023-01-13 山东大学 一种基于粗粒化计算理论的流固耦合仿真方法及系统
CN112115608A (zh) * 2020-09-16 2020-12-22 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
US20200410438A1 (en) * 2020-09-16 2020-12-31 Cheetah Technologies Inc. Fill modeling for hybrid last-mile delivery
US11797908B2 (en) * 2020-09-16 2023-10-24 Cheetah Technologies Inc. Fill modeling for hybrid last-mile delivery
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
CN112146957A (zh) * 2020-09-25 2020-12-29 东北石油大学 一种基于数字岩心实现人造岩心定量制作方法
CN112650305A (zh) * 2020-12-22 2021-04-13 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种复杂环境下的攻击批次划分方法
CN112650305B (zh) * 2020-12-22 2022-07-15 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种复杂环境下的攻击批次划分方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110245457B (zh) 2023-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110245457A (zh) 一种基于连续均匀概率确定颗粒粒径的目标级配模型创建方法
CN110210178A (zh) 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
CN106801114B (zh) 一种高炉布料过程布料矩阵优化方法及系统
CN103218480A (zh) 一种随机构建沥青混合料多层次结构仿真模型的方法
Roy et al. Modeling mesoscale energy localization in shocked HMX, Part II: training machine-learned surrogate models for void shape and void–void interaction effects
CN104827575B (zh) 一种混凝土骨料二维随机投放的双向游走法
CN113139233B (zh) 一种基于沉浸式人机交互的武器弹道仿真方法
CN108629142B (zh) 一种可控多边形参数的二维骨料生成投放方法
Korkmaz et al. Delay estimation models for signalized intersections using differential evolution algorithm
CN104750948A (zh) 一种处理飞行器设计中多极值多约束问题的优化方法
CN111814373A (zh) 一种喷丸强化材料微观组织演化的预测方法
CN105136623A (zh) 基于势能变化定量表征颗粒下落后堆积偏析状态的方法
CN113919157B (zh) 考虑不同制式自动驾驶车辆的高速公路通行能力计算方法
CN109325288B (zh) 一种基于不确定性优化的固体运载器总体参数确定方法及系统
CN104636802A (zh) 一种基于改进遗传算法的爆破方案多准则选择方法
CN117521171A (zh) 一种3d打印粉床颗粒粒径分布模型的构建方法
Park et al. Design of the agent-based network-centric warfare modeling system
CN107256529A (zh) 多目标量子蝙蝠演进机制的小波数字水印生成方法
Biyikli et al. Three-dimensional modeling of the grain boundary misorientation angle distribution based on two-dimensional experimental texture measurements
CN105950806A (zh) 一种用于确定高炉炉顶内的低粉尘区域的方法以及装置
Ko et al. Development and assessment of a hybrid droplet collision model for two impinging sprays
CN107704653B (zh) 一种水泥基材料三维颗粒分组均匀化投放方法
CN115481559A (zh) 基于相交判别和凸优化的沥青混合料离散元模型构建方法
JP6361547B2 (ja) 粒子モデルおよびメッシュモデル間のデータ引き継ぎ方法
CN102646218A (zh) 一种基于主从决策的设施防御优化决策方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant