專利名稱：集料試樣離散元虛擬壓實方法
技術領域：
本發明涉及集料力學性能離散元仿真技術，尤其涉及一種集料試樣離散元虛擬壓實方法。
背景技術：
要模擬集料的力學性能，首先需要獲得壓實后的集料試件。在離散元建模過程中，通常是在已知空隙率的情況下準備試件。如果已知集料的空隙率，則可以根據體積關系計算集料試樣的高度，然后將試樣壓實至這個高度即可。要知道集料壓實狀態的空隙率，需要一系列的實驗室測試，這樣既耗時又增加了成本。而且，為了特定研究目的，需要生成由理想化的集料顆粒組成的集料試樣，這種試樣的空隙率是無法通過實驗室測量得到的。

發明內容
發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種在未知空隙率情況下集料試樣離散元虛擬壓實方法，能夠快速得到集料離散元試樣。技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:集料試樣離散元虛擬壓實方法，包括如下步驟:(I)集料生成:在給定空間內，生成隨機分布的、互不重疊的集料顆粒體系；(2)自重壓實:對生成的集料體系賦予一定高度，使集料顆粒體系在自重作用下自由下落，通過自重完成自重壓實；(3)墻體加速壓實:對集料顆`粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度V1，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于設定值時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率是否小于等于50%，若判斷為否，則重復步驟(3)，否則進入步驟
(4)；(4)墻體均勻壓實:對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度V2，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于O時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率相對于前一次是否發生變化，若判斷為否，則重復步驟(4)直至集料顆粒體系的空隙率不再發生變化。有益效果:本發明提供的集料試樣離散元虛擬壓實方法，可以在未知空隙率情況下壓實集料試樣，不僅能保證集料體系被充分壓實，而且能保證集料體系不會被過度壓實。
具體實施例方式下面結合實例對本發明作更進一步的說明。集料試樣離散元虛擬壓實方法，包括如下步驟:
(I)集料生成:在給定空間內，生成隨機分布的、互不重疊的集料顆粒體系；(2)自重壓實:對生成的集料體系賦予一定高度，使集料顆粒體系在自重作用下自由下落，通過自重完成自重壓實；(3)墻體加速壓實:對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度V1，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于設定值時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率是否小于等于50%，若判斷為否，則重復步驟(3)，否則進入步驟
(4)；(4)墻體均勻壓實:對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度V2，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于O時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率相對于前一次是否發生變化，若判斷為否，則重復步驟(4)直至集料顆粒體系的空隙率不再發生變化。步驟(3)的具體過程為:①檢查墻體上的向上的豎向力當墻體上的豎向力大于設定值時，令墻體的速度為零，執行一定數目的計算步，使集料體系在墻體壓力和自重作用下壓實；③當墻體上的豎向力小于設定值時，給墻體賦予一定的速度V1，運行一個計算步；④重復上述過程，當集料顆粒體系的空隙率小于等于50%時，停止執行這個程序。步驟(4)的具體過程為:①檢查墻體上的向上的豎向力當墻體上的豎向力大于O時，令墻體的速度為零，執行一定數目的計算步，使集料體系在墻體壓力和自重作用下壓實；③當墻體上的豎向力等于O時，給墻體賦予一定的速度V2，運行一個計算步；④重復上述過程，運行足夠多的計算步，直到集料顆粒體系的空隙率不再變化為止。關于集料顆粒體系的 空隙率誤差計算在上述步驟中，只有墻體的最后一次運動才會產生過壓實。設墻體的速度為vm/s，計算時間步長為ts，壓實后試樣的高度為hm，則由于過壓實對空隙率造成的誤差Λ P可由下式計算。.ViAt 二 —
h墻體的速度需要根據計算時間步長確定，保證由于過壓實對空隙率造成的誤差可以忽略不計。例如，如果墻體最后一次向下運動0.1mm,壓實后試樣的高度為7cm,則空隙率的誤差僅為0.143%。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.集料試樣離散元虛擬壓實方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)集料生成:在給定空間內，生成隨機分布的、互不重疊的集料顆粒體系； (2)自重壓實:對生成的集料體系賦予一定高度，使集料顆粒體系在自重作用下自由下落，通過自重完成自重壓實； (3)墻體加速壓實:對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度V1，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于設定值時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率是否小于等于50%，若判斷為否，則重復步驟(3)，否則進入步驟(4)； (4)墻體均勻壓實:對集 料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度v2，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實，同時對墻體受到的向上的豎向力進行實時檢測，當該豎向力大于O時，停止墻體運動；對集料顆粒體系的空隙率進行檢測，判斷集料顆粒體系的空隙率相對于前一次是否發生變化，若判斷為否，則重復步驟(4)直至集料顆粒體系的空隙率不再發生變化。
全文摘要
本發明公開了一種集料試樣離散元虛擬壓實方法，包括如下步驟(1)集料生成在給定空間內，生成隨機分布的、互不重疊的集料顆粒體系；(2)自重壓實對生成的集料體系賦予一定高度，使集料顆粒體系在自重作用下自由下落，通過自重完成自重壓實；(3)墻體加速壓實對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度v1，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實；(4)墻體均勻壓實對集料顆粒體系上方的墻體賦予一定的向下運動速度v2，使集料顆粒體系在墻體壓力和自重作用下加速壓實。本發明提供的集料試樣離散元虛擬壓實方法，可以在未知空隙率情況下壓實集料試樣，不僅能保證集料體系被充分壓實，而且能保證集料體系不會被過度壓實。
文檔編號G01N15/08GK103234785SQ201310109840
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者黃曉明, 張東 申請人:東南大學