(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211087477.9 (22)申请日 2022.09.07 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘 街道湘潭大 学 (72)发明人 郭瑞奇　李江南　龙志林　许福　 印长俊　孙金磊　匡凤兰　徐鑫　 (74)专利代理 机构 湖南中泽专利代理事务所 (普通合伙) 43259 专利代理师 龙予倩 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 纤维增强混凝土的参数化细观建模方法、 设 备及存储介质 (57)摘要 本发明提供一种纤维增强混凝土的参数化 细观建模方法、 设备及存储介质， 该方法步骤包 括： S01.确定 所需生成的纤维参数以及混凝土 试 件的边界条件； S02.根据纤维参数以及混凝土 试 件的尺寸计算出纤维数量； S03.在由边界条件所 确定的区域内， 根据纤维数量生成各个纤维的初 始端点； S04.在由边界条件所确定的区域内， 根 据纤维直径依次生成各个纤维的初始端点对应 的终点端点； S05.将生成的各个纤维的初始端 点 与对应的终点端点连接， 生 成不存在线段相交的 多条纤维线段； S06以命令流的形式输入生成的 数据信息进行参数化建模， 得到所需纤维混凝土 三维细观模型。 本发明具有实现方法简单、 建模 效率以及精度高、 灵活性强等优点。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115329642 A 2022.11.11 CN 115329642 A 1.一种纤维增强混凝 土的参数化细观建模方法， 其特 征在于， 步骤 包括： S01.确定所需生成的纤维参数以及 混凝土试件的边界条件， 所述纤维参数包括纤维长 度、 纤维直径以及纤维含量； S02.根据所述纤维参数以及混凝 土试件的尺寸计算出纤维数量； S03.在由所述混凝土试件的边界条件所确定的区域内， 根据所述纤维数量生成各个纤 维的初始端点； S04.在由所述混凝土试件的边界条件所确定的区域内， 根据所述纤维直径依次生成各 个所述纤维的初始端点对应的另一端的终点端点； S05.将生成的各个所述纤维的初始端点与对应的另一端的终点端点连接， 生成不存在 任意两条线段相交的多条纤维线段； S06以命令流的形式输入步骤S05生成的数据信息进行参数化建模， 生成得到所需纤维 混凝土三维细观模型。 2.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特征在于， 所述步 骤S02步骤 包括： 计算单根纤维体积Vf： 其中， L为纤维长度， D为纤维截面 直径； 根据所述单根纤维体积Vf以及纤维体积掺 量fv计算混凝 土基体中所需纤维数量 n： 其中， Vc为混凝土试件的体积。 3.根据权利要求1所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特征在于， 所述步 骤S03包括： S301.定义0～1之间的三个随机数rdm1,rdm2,rdm3； S302.生成纤维初始端点node(m,1)， 并根据所述混凝土试件的边界条件分别使用随机 数rdm1,rdm2,rdm3随机生成每根纤维的初始端点的X、 Y、 Z坐标： node(m,2)＝XR+rdm1×(XR‑XL) node(m,3)＝YT+rdm2×(YT‑YB) node(m,4)＝ZT+rdm3×(ZT‑ZB) 其中， node(m,2)为随机生成的每根纤维的初始端点的X坐标， node(m,3)为随机生成的 每根纤维的初始端点的Y 坐标， node(m,4)为随机生成的每根纤维的初始 端点的Z坐 标， XL、 XR 分别为边界条件中X坐 标方向上左、 右边界值， YB、 YT分别为边界条件中Y 坐标方向上左、 右边 界值， ZB、 ZT分别为边界条件中Z坐标 方向上左、 右边界值。 4.根据权利要求3所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特征在于， 所述步 骤S04包括： S401.定义0～1之间的三个随机数rdm4,rdm5,rdm6； S402.使用随机数rdm4,rdm5,rdm6计算空间任意方向向量(vector_x， vector_y，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115329642 A 2vector_z)， 其中vector _x， vector _y， vector _z分别是空间任 意方向向量vector的X、 Y、 Z 坐 标； S403.根据空间任意方向向量(vector_x， vector_y， vector_z)得到过初始端点的任意 空间直线方程： (X‑node(m,2) )/vector_x＝(Y ‑node(m,3) )/vector_y＝(Z ‑node(m,4) )/vector_z； S404.计算位于所述任意空间直线方程上、 与当前生成的初始端点(node(m,2)， node (m,3)， node(m,4) )的空间距离为Fiber_L的点， Fiber_L 为纤维直径； S405.判断步骤S404得到的点是否位于所述边界条件所确定的区域内， 如果是则得到 所需的与当前初始端点对应的终点端点并进 行保存， 否则返回步骤S402以循环生 成其他方 向的空间直线， 直至得到所有初始端点对应的终点端点。 5.根据权利要求4所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特征在于， 所述步 骤S404中， 得到位于所述任意空间直线方程上、 与当前生成的初始端点(node(m,2)， node (m,3)， node(m,4) )的空间距离为Fiber_L的两个点分别为(x1,y1,z1)、 (x2,y2,z2)， 其中： x1＝node(m,2)+Fiber_L*vector_x/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5 y1＝node(m,3)+Fiber_L*vector_y/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5 z1＝node(m,4)+Fiber_L*vector_z/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5 以及 x2＝node(m,2) ‑Fiber_L*vector_x/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5 y2＝node(m,3) ‑Fiber_L*vector_y/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5 z2＝node(m,4) ‑Fiber_L*vector_z/((vector_x)**2+(vector_y)**2+(vector_z)** 2)**0.5。 6.根据权利要求4所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特征在于， 所述步 骤S405中， 通过步骤S404得到的点是否同时满足以下判定条件： 如果判定到满足所述判定条件时， 则判定步骤S404得到的点位于所述边界条件所确定 的区域内， 否则判定不 位于所述 边界条件所确定的区域内。 7.根据权利要求1～6中任意一项所述的纤维增强混凝土的参数化细观建模方法， 其特 征在于， 所述 步骤S05中， 判断两条纤维线段 是否相交的步骤 包括： 取过一根纤维上两个纤维端点A、 B的直线l1， 在直线l1上取点A(x1,y1,z1)， 取过另一根 两个纤 维 端点M 、 N的 直线l2， 冰 在直线l2上取点M (m1,n1,k1) ， 得到向 量权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115329642 A 3