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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，涉及一种骨料建模方法。对真实混凝土桥梁钻芯取样，以获取的混凝土芯样骨料真实分布特征为基础，建立试件边框，先在内部随机生成半径及中心位置完成圆形骨料的生成与投放，同时判断干涉情况，之后在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断干涉情况，通过体积含量判断是否停止生成，最后判断与真实粗骨料是否匹配。考虑真实混凝土粗骨料形状参数，利用随机算法生成的随机多边形骨料吻合度高，能够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征。

主权项：1.一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对真实混凝土桥梁钻芯取样得到混凝土芯样，之后获取混凝土芯样的断层图像，将断层图像导入CAD中，利用Line命令描绘出粗骨料的边缘并计算面积S及周长C，以此计算圆形度ereal：ereal＝4πSC2最后进一步计算同一断层内各级粒径的粗骨料占混凝土总体的体积分数αreal以及所有粗骨料的圆形度的均值Ereal与标准差stdreal；步骤二：根据混凝土芯样的断层尺寸建立试件边框，在试件边框内部随机生成圆形骨料的半径R及中心坐标x，y，判断圆形骨料间是否发生干涉，若发生干涉则重新生成，若未发生干涉则保存并输出当前圆形骨料，完成圆形骨料的生成与投放；步骤三：依据实际描绘的粗骨料形状确定随机多边形骨料的边数，生成随机旋转角和随机半径，在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断随机多边形骨料间是否发生干涉S3.1、利用Python语言分别生成随机多边形骨料的边数n以及第k个随机半径rk，所用的Python语言函数如下：n＝random.randrangenmin,nmax,1rk＝R×np.random.uniformμ1,μ2式中，nmin代表随机多边形骨料边数的最小值，nmax代表随机多边形骨料边数的最大值，μ1代表随机半径的最小变化倍数，μ2代表随机半径的最大变化倍数，在生成随机旋转角前，需拟定随机旋转角范围[θmin,θmax]，随机多边形骨料的第k个随机旋转角θk通过如下公式计算：θk＝θmin+np.random.uniformβmin,βmaxβmin＝360-θmin×n-n-k+1×θmax-θmin-θ1+…+θk-1βmax＝360-θmin×n-θ1+…+θk-1式中，βmin为np.random.uniform函数生成随机旋转角的下限值，βmax为np.random.uniform函数生成随机旋转角的上限值；S3.2、计算随机多边形骨料各顶点坐标，并将各顶点依次连接形成闭合多边形，根据上述生成的随机旋转角和随机半径，随机多边形骨料第k个顶点坐标xk，yk的计算公式如下： 式中，x、y分别为圆形骨料的圆心横纵坐标；S3.3、判断随机多边形骨料之间是否发生干涉，通过跨立实验的计算方法判断随机多边形骨料线段之间是否相交，若线段之间相交，则删除新生成的随机多边形骨料重新生成，若线段之间不相交，则保存当前随机多边形骨料的顶点坐标；步骤四：随机多边形骨料视为由多个三角形拼接而成，第k个三角形的面积公式计算为： 则随机多边形骨料的面积计算公式为： 设置骨料含量的允许误差值error1，新生成随机多边形骨料的同时计算其占试件边框的体积分数αtheo，若与真实粗骨料的体积分数αreal偏差在允许范围内，即：αtheo-αrealαreal≤error1则停止生成随机多边形骨料，设置生成随机多边形骨料的圆形度的均值Etheo与标准差stdtheo的允许误差值error2，同时计算随机多边形骨料的圆形度的均值Etheo与标准差stdtheo，若与真实粗骨料的圆形度的均值Ereal与标准差stdreal偏差在允许范围内，即：Etheo-ErealEreal≤error2stdtheo-stdrealstdreal≤error2则生成的随机多边形骨料满足要求，否则，调整随机旋转角与随机半径范围，重新生成随机多边形骨料，最后将所有随机多边形骨料的顶点坐标输出，即可得到基于真实粗骨料的随机几何模型。

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