恭喜河海大学刘云获国家专利权
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龙图腾网恭喜河海大学申请的专利一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114969930B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210598492.3,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法是由刘云;赵鑫元设计研发完成,并于2022-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法,该方法的具体步骤为:首先,依据研究目标生成相应尺寸和级配的沥青铺装层离散元模型;其次,根据宏观力学性能,对生成的粗集料颗粒团和沥青砂浆颗粒之间赋予相应的细观力学参数;接下来,基于达西定律在PFC2D中利用Fish语言实现流体与沥青铺装层之间的耦合作用,并在模拟过程中实时采集动水冲刷次数、裂缝发展的数量和发展路径以及颗粒黏结的法向和切向破坏数量,当动水冲刷作用次数达到目标值后,结束模拟并导出数据结果,分析动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展的细观机理。
本发明授权一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种基于离散元的动水压力作用下钢桥面铺装层表面裂缝扩展行为模拟方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1:根据沥青混合料的级配组成,利用Fish语言生成具有级配特征的不规则形状N边形集料模板,并根据级配将模板随机投放在预设的钢桥面沥青铺装层离散元模型尺寸区域中;步骤2:在预设的沥青铺装层离散元模型尺寸区域内生成规则排列、布满整个区域的预设尺寸的球颗粒,判断球颗粒与步骤1中已经生成的粗集料模板的位置关系,若球颗粒的圆心在粗集料模板内部,则该球颗粒看作粗集料颗粒;否则,视为沥青砂浆颗粒;步骤3:根据沥青混合料的空隙率,随机删除对应数量的沥青砂浆颗粒作为空隙,删除上表面一定数量的沥青砂浆颗粒实现表面裂缝,完成沥青铺装层离散元模型的建立;步骤4:对于步骤3中生成的沥青铺装层模型,对其中的粗集料颗粒和沥青砂浆颗粒两者之间赋予相应的细观力学参数;步骤5:基于达西定律,在PFC2D中利用Fish语言编写流-固耦合算法,实现流体与沥青混合料之间的相互作用,进行动水冲刷行为的模拟;步骤6:在模拟过程中,实时采集动水冲刷次数、裂缝发展的数量和路径以及颗粒黏结的法向和切向破坏数量,当动水冲刷作用次数达到目标值后,结束模拟并导出数据结果;所述步骤5中,首先,在钢桥面沥青铺装层离散元模型内部构建流体网络,流体网络包括流域和流体管道,将模型中由沥青砂浆颗粒围成的区域以及沥青砂浆颗粒和粗集料颗粒共同围成的区域定义为流域,流体管道为相邻两个流域之间的流动通道,假设流体管道垂直于颗粒接触力连线,它们之间的流量通过式10表示: 式中:q为流量,单位m3s;a为流体管道开度,单位m;k为渗透系数,单位ms;Δp为相邻两流域压力差,单位MPa;L为流体管道长度,单位m;其次,假设两流域间存在一个初始流体管道开度a0,使其能够在模型没有产生细观裂缝的情况下仍有流体能够通过,当流体管道两侧颗粒间接触力为压应力时,流体管道开度a由式11确定: 式中,F为流体管道两侧颗粒间压应力,单位N;F0为a0降低至一半时的压应力,单位N;当流体管道两侧颗粒间受拉应力,或颗粒间黏结已经破坏,产生裂隙,此时的流体管道a由式12确定:a=a0+λd-R1-R212式中,d为两颗粒圆心间距离,单位m;y1、R2分别为两颗粒半径,单位m;λ为一个不大于1的常数;假设某一流域周围有n条流体管道,则该流域内的流体压力受由n条流体管道产生流体交换的总流量影响,在Δt时间步内,内部流体压力由式13确定: 式中,Kf为流体压缩模量,单位MPa;Vd为流域体积,单位m3;ΔVd为流域体积变化,单位m3;∑q为n条管道流体总流量,单位m3s。
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