一种仿真地质样品的微磁建模方法技术

一种仿真地质样品的微磁建模方法，包括以下具体步骤：S1、确定颗粒参数；S2、使用对数正态分布运算，计算S1中颗粒的分布；S3、颗粒生成；S4、对生成的颗粒进行处理；S5、根据设定的颗粒距离参数计算颗粒分布的整体空间；S6、对第一个颗粒进行三维空间随机布置；S7、判断前颗粒是否与后颗粒接触；S8、将互不接触的颗粒进行三维空间随机布置，并得到模拟真实颗粒分布的仿真地质样品；S9、数据生成；S120、进行微磁模拟运算；S11、得到磁滞回线图和微磁结构图。本发明专利技术得到能如实地反映地质样品内部真实的颗粒分布状态，实现仿真地质样品的微磁建模，将模拟结果与地质实验结果有效结合，降低古地磁学解释的多解性。

【技术实现步骤摘要】
一种仿真地质样品的微磁建模方法
本专利技术涉及古地磁学
，尤其涉及一种仿真地质样品的微磁建模方法。
技术介绍
古地磁学能够反映地球磁场的时间和空间属性，对研究行星磁场演化、地球深部动力学、全球气候变化等大科学问题具有重要意义(Tardunoetal.,2015；Wangetal.,2017)。古地磁学研究的本质是使用岩石磁学方法从地质样品中准确提取磁学信息，但实验岩石磁学的对象是复杂的地质样品，很难解耦各种参数的具体影响，造成了古地磁学解释的多解性(Geetal.,2014；Almeidaetal.,2016)。为了深入研究矿物和材料内部磁学状态，在20世纪逐步确立并发展了一门新学科：微磁学理论及模拟。微磁学理论最早在1935年创立，其后在1948年提出了单个磁颗粒磁滞回线的计算方法(StonerandWohlfarth,1948)；1955年Gilbert给出了具有阻尼项形式的磁矩运动方程，后被称为Landau-Lifshitz-Gilbert方程(Gilbert,1955)。基于以上发展，Brown在1958年命名了微磁学(micromagnetics)(Brown,1958,1963)，并于1965年运用微磁手段首次实现了对薄膜磁畴进行了数值计算(BrownandLaBonte,1965)；微磁学理论和模拟目前已经发展成为磁学理论研究的重要方法之一。在1989年，古地磁学者首先给出了磁铁矿三维形态的精细磁畴结构(WilliamsandDunlop,1989)，并模拟了平行六面体的磁滞回线(WilliamsandDunlop,1995)；Fabian通过计算不同拉长度磁性颗粒的剩磁状态(Fabianetal.,1996)，给出了SD(单畴)和PSD(假单畴)的临界粒径。Winklhofer和Muxworthy等人将温度参数引入微磁学模拟当中(Winklhoferetal.,1997；Muxworthyetal.,2003)，计算了磁铁矿的理论阻挡温度，Verway转换温度的磁畴状态和磁性矿物的高温稳定性。这些研究使微磁模拟更加接近实际岩石磁学问题，使微磁数值方法成为岩石磁学理论研究的重要工具。然而，前人的微磁学研究多集中在单一颗粒复杂形态磁铁矿的磁行为(Williamsetal.,2006；Nagyetal.,2017)，或者是单一形态磁铁矿颗粒集合的磁学性质(FukumaandDunlop,2006；MuxworthyandWilliams,2006；GeandLiu,2014)，很少对于复杂形态的磁铁矿颗粒集合磁学特征进行研究，这限制了微磁学模拟与实验之间的联系，因此很难对天然样品进行更有效的反演和应用；虽然目前对于单颗粒复杂形态的模型构建已经非常成熟，但是对于颗粒集合地质样品仿真模拟，模型建立仍然是基于特定参数的正演研究，与实际地质样品还存在较大距离；比如地质样品内部存在磁性颗粒并非是单一粒径，而是呈现一定大小分布粒径；颗粒间并非是固定的距离，而是在空间成随机分布的状态。此外现有技术虽然将颗粒均匀分散，但因为是有限差分方法，剖分单元一致，并且需要计算颗粒之间的空间磁学属性，加大了计算量。因此现有的颗粒集合计算方法，具有计算量大，粒径形状单一，空间分布规则等特征，不能如实地反映地质样品内部真实的颗粒分布状态。因此无法实现仿真地质样品的微磁建模，将模拟结果与地质实验结果有效结合，降低古地磁学解释的多解性。
技术实现思路
(一)专利技术目的为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种仿真地质样品的微磁建模方法，本专利技术能减少建模计算量，得到能如实地反映地质样品内部真实的颗粒分布状态，实现仿真地质样品的微磁建模，将模拟结果与地质实验结果有效结合，降低古地磁学解释的多解性。(二)技术方案本专利技术提供了一种仿真地质样品的微磁建模方法，包括以下具体步骤：S1、确定颗粒的形状因子参数、平均粒径参数、标准差参数、粒间距离参数、颗粒数目参数和剖分结构参数；其中，记颗粒数目参数为N；S2、使用对数正态分布运算，计算S1中N个颗粒的分布；S3、N个颗粒生成；S4、对生成的N个颗粒进行处理；S5、根据设定的颗粒距离参数计算颗粒分布的整体空间；S6、对第N-1个颗粒进行三维空间随机布置，其中，N的数值依次取2、3、4...n，n的数值与N的数值相同；S7、依次判断第N-1个颗粒是否与第N个颗粒接触；S8、若每组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间均没有接触，则继续执行S10；若存在一组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间有接触，则继续执行S9；S9、对第N个颗粒重新进行三维空间随机布置，直至第N个颗粒和第N-1个颗粒之间没有接触，继续执行S6；S10、将第N个颗粒进行三维空间随机布置，并最终生成空间分布互不接触的颗粒集，即得到模拟真实颗粒分布的仿真地质样品；S11、数据生成；S12、进行微磁模拟运算；S13、得到磁滞回线图和微磁结构图。优选的，S4中对生成的N个颗粒进行拉长处理、旋转处理和剖分处理。优选的，S8中，若第N个颗粒重新进行多次三维空间随机布置后，得到的第N个颗粒与第N-1个颗粒之间还是有接触，则执行S6。与现有技术相比，本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术通过构建三维颗粒集合的微磁模型，克服了磁性颗粒分布、磁性颗粒作用距离和磁性颗粒接触的判定等难题，实现了磁学上的仿真地质模型构建，最终能够建模各种颗粒形态的仿真地质模型，进行微磁模拟运算和绘图。本专利技术构建的模型打破了在实验中仅能够对颗粒磁性进行二维扫描的局限，同时也改善了以往仅能够对单颗粒复杂形态或多颗粒单一形态进行的微磁建模，形成了多颗粒复杂形态也即仿真地质样品的模拟，更加真实地反应了自然界地质样品中的磁性颗粒实际排布情况；最终能够用于模拟自然界真实的地质样品，实现微磁模拟与自然样品实验的可对比化研究，对于降低古地磁学解释的多解性，促进古地磁学研究发展具有重要作用。附图说明图1为本专利技术提出的一种仿真地质样品的微磁建模方法的流程图。图2为34个拉长型立方八面体颗粒构成的仿真地质样品空间分布图。图3为微磁模拟计算后磁滞回线与实验结果的对比图。图4为微磁模拟仿真地质样品的内部磁化结构图。图5为接触性仿真胶黄铁矿颗粒模型图。图6为整体性各向异性颗粒样品模型图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。如图1所示，本专利技术提出的一种仿真地质样品的微磁建模方法，包括以下具体步骤：S1、确定颗粒的形状因子参数、平均粒径参数、标准差参数、粒间距离参数、颗粒数目参数和剖分结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿真地质样品的微磁建模方法，其特征在于，包括以下具体步骤：/nS1、确定颗粒的形状因子参数、平均粒径参数、标准差参数、粒间距离参数、颗粒数目参数和剖分结构参数；其中，记颗粒数目参数为N；/nS2、使用对数正态分布运算，计算S1中N个颗粒的分布；/nS3、N个颗粒生成；/nS4、对生成的N个颗粒进行处理；/nS5、根据设定的颗粒距离参数计算颗粒分布的整体空间；/nS6、对第N-1个颗粒进行三维空间随机布置，其中，N的数值依次取2、3、4...n，n的数值与N的数值相同；/nS7、依次判断第N-1个颗粒是否与第N个颗粒接触；/nS8、若每组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间均没有接触，则继续执行S10；/n若存在一组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间有接触，则继续执行S9；/nS9、对第N个颗粒重新进行三维空间随机布置，直至第N个颗粒和第N-1个颗粒之间没有接触，继续执行S6；/nS10、将第N个颗粒进行三维空间随机布置，并最终生成空间分布互不接触的颗粒集，即得到模拟真实颗粒分布的仿真地质样品；/nS11、数据生成；/nS12、进行微磁模拟运算；/nS13、得到磁滞回线图和微磁结构图。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿真地质样品的微磁建模方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、确定颗粒的形状因子参数、平均粒径参数、标准差参数、粒间距离参数、颗粒数目参数和剖分结构参数；其中，记颗粒数目参数为N；
S2、使用对数正态分布运算，计算S1中N个颗粒的分布；
S3、N个颗粒生成；
S4、对生成的N个颗粒进行处理；
S5、根据设定的颗粒距离参数计算颗粒分布的整体空间；
S6、对第N-1个颗粒进行三维空间随机布置，其中，N的数值依次取2、3、4...n，n的数值与N的数值相同；
S7、依次判断第N-1个颗粒是否与第N个颗粒接触；
S8、若每组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间均没有接触，则继续执行S10；
若存在一组第N-1个颗粒和第N个颗粒之间有接触，则继...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛坤朋，周慧，王宇钦，樊罡一，王彦国，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36