专利名称：集料试样离散元虚拟压实方法
技术领域：
本发明涉及集料力学性能离散元仿真技术，尤其涉及一种集料试样离散元虚拟压实方法。
背景技术：
要模拟集料的力学性能，首先需要获得压实后的集料试件。在离散元建模过程中，通常是在已知空隙率的情况下准备试件。如果已知集料的空隙率，则可以根据体积关系计算集料试样的高度，然后将试样压实至这个高度即可。要知道集料压实状态的空隙率，需要一系列的实验室测试，这样既耗时又增加了成本。而且，为了特定研究目的，需要生成由理想化的集料颗粒组成的集料试样，这种试样的空隙率是无法通过实验室测量得到的。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种在未知空隙率情况下集料试样离散元虚拟压实方法，能够快速得到集料离散元试样。技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:集料试样离散元虚拟压实方法，包括如下步骤:(I)集料生成:在给定空间内，生成随机分布的、互不重叠的集料颗粒体系；(2)自重压实:对生成的集料体系赋予一定高度，使集料颗粒体系在自重作用下自由下落，通过自重完成自重压实；(3)墙体加速压实:对集料颗`粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度V1，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于设定值时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率是否小于等于50%，若判断为否，则重复步骤(3)，否则进入步骤
(4)；(4)墙体均匀压实:对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度V2，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于O时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率相对于前一次是否发生变化，若判断为否，则重复步骤(4)直至集料颗粒体系的空隙率不再发生变化。有益效果:本发明提供的集料试样离散元虚拟压实方法，可以在未知空隙率情况下压实集料试样，不仅能保证集料体系被充分压实，而且能保证集料体系不会被过度压实。
具体实施例方式下面结合实例对本发明作更进一步的说明。集料试样离散元虚拟压实方法，包括如下步骤:
(I)集料生成:在给定空间内，生成随机分布的、互不重叠的集料颗粒体系；(2)自重压实:对生成的集料体系赋予一定高度，使集料颗粒体系在自重作用下自由下落，通过自重完成自重压实；(3)墙体加速压实:对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度V1，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于设定值时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率是否小于等于50%，若判断为否，则重复步骤(3)，否则进入步骤
(4)；(4)墙体均匀压实:对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度V2，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于O时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率相对于前一次是否发生变化，若判断为否，则重复步骤(4)直至集料颗粒体系的空隙率不再发生变化。步骤(3)的具体过程为:①检查墙体上的向上的竖向力当墙体上的竖向力大于设定值时，令墙体的速度为零，执行一定数目的计算步，使集料体系在墙体压力和自重作用下压实；③当墙体上的竖向力小于设定值时，给墙体赋予一定的速度V1，运行一个计算步；④重复上述过程，当集料颗粒体系的空隙率小于等于50%时，停止执行这个程序。步骤(4)的具体过程为:①检查墙体上的向上的竖向力当墙体上的竖向力大于O时，令墙体的速度为零，执行一定数目的计算步，使集料体系在墙体压力和自重作用下压实；③当墙体上的竖向力等于O时，给墙体赋予一定的速度V2，运行一个计算步；④重复上述过程，运行足够多的计算步，直到集料颗粒体系的空隙率不再变化为止。关于集料颗粒体系的 空隙率误差计算在上述步骤中，只有墙体的最后一次运动才会产生过压实。设墙体的速度为vm/s，计算时间步长为ts，压实后试样的高度为hm，则由于过压实对空隙率造成的误差Λ P可由下式计算。.ViAt 二 —
h墙体的速度需要根据计算时间步长确定，保证由于过压实对空隙率造成的误差可以忽略不计。例如，如果墙体最后一次向下运动0.1mm,压实后试样的高度为7cm,则空隙率的误差仅为0.143%。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.集料试样离散元虚拟压实方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)集料生成:在给定空间内，生成随机分布的、互不重叠的集料颗粒体系； (2)自重压实:对生成的集料体系赋予一定高度，使集料颗粒体系在自重作用下自由下落，通过自重完成自重压实； (3)墙体加速压实:对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度V1，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于设定值时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率是否小于等于50%，若判断为否，则重复步骤(3)，否则进入步骤(4)； (4)墙体均勻压实:对集 料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度v2，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实，同时对墙体受到的向上的竖向力进行实时检测，当该竖向力大于O时，停止墙体运动；对集料颗粒体系的空隙率进行检测，判断集料颗粒体系的空隙率相对于前一次是否发生变化，若判断为否，则重复步骤(4)直至集料颗粒体系的空隙率不再发生变化。
全文摘要
本发明公开了一种集料试样离散元虚拟压实方法，包括如下步骤(1)集料生成在给定空间内，生成随机分布的、互不重叠的集料颗粒体系；(2)自重压实对生成的集料体系赋予一定高度，使集料颗粒体系在自重作用下自由下落，通过自重完成自重压实；(3)墙体加速压实对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度v1，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实；(4)墙体均匀压实对集料颗粒体系上方的墙体赋予一定的向下运动速度v2，使集料颗粒体系在墙体压力和自重作用下加速压实。本发明提供的集料试样离散元虚拟压实方法，可以在未知空隙率情况下压实集料试样，不仅能保证集料体系被充分压实，而且能保证集料体系不会被过度压实。
文档编号G01N15/08GK103234785SQ201310109840
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者黄晓明, 张东 申请人:东南大学