【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土的细观建模，具体涉及一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、随机骨料模型的模拟是混凝土数值模拟研究中的重要内容。其中，骨料的数值形态和级配投放研究是混凝土数值分析的重要环节，因为骨料这两方面的表现直接影响着混凝土的力学性能和耐久性。因此，建立更能反映混凝土真实骨料形态与级配要求的混凝土十分重要。
2、人们可以借助数字图像技术，提取粗骨料颗粒的形态特征，并借助三维图像重构混凝土的内部结构。然而，数字图像处理技术难度大且繁琐，三维模型的重构技术非常复杂，建模效率低，并且基于图像技术所建立的模型仅能用于分析己有材料，不能模拟材料的随机性。随机骨料模型具有灵活性大，随机性强等特点，得到了广泛性的应用。现有运用随机骨料模型的三维混凝土数值模拟研究，大多将骨料形状简化为球形、椭球型、凸多面体或其他规则的形状，且在投放骨料时对投放位置施加限定条件，如，申请号为202011415681.x、专利技术名称为“一种基于椭球体随机骨料的再生混凝土三维模型构建方法”的专利技术专利，生成的是椭球形的骨料，且通过将空间划分为均匀的格子来限定骨料的投放位置，然而目前混凝土中的骨料多为带棱角的碎石，形状更接近表面凹凸的多面体，且其在混凝土中的分布位置是随机的。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的问题是提高混凝土细观建模的准确性，提出一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法、电子设备及存储介质。
2、为实现上述目的，
3、一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，包括如下步骤：
4、s1.根据混凝土骨料的筛分析试验，获得混凝土骨料的粒径分布范围数据及分布概率数据，设置三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的建模参数；
5、s2.基于步骤s1设置的三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的建模参数，在混凝土骨料粒径分布范围内随机生成初始骨料粒径；
6、s3.基于步骤s2随机生成的初始骨料粒径，随机生成球形骨料的中心点坐标，构建球形骨料相交判断函数并进行球形骨料在三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型空间范围内的随机投放；
7、s4.基于步骤s3得到的球形骨料在三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的随机投放，在球形骨料的球面上构建三维凹凸多面体骨料的顶点；
8、s5.基于步骤s4得到的球形骨料的球面上的三维凹凸多面体骨料的顶点，将球形骨料的球面上的三维凹凸多面体骨料的顶点每三个点进行排列组合，然后进行平面凸性判断，确定三维凹凸多面体骨料的平面连接方式；
9、s6.基于步骤s5得到的三维凹凸多面体骨料的平面连接方式，对三维凹凸多面体骨料的顶点进行随机波动，计算波动后的三维凹凸多面体骨料的平面连接方式，然后计算随机波动后的三维凹凸多面体骨料的体积，判断随机波动后的三维凹凸多面体骨料的体积是否满足三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的参数，完成三维凹凸多面体混凝土随机骨料的投放；
10、s7.基于步骤s6得到的三维凹凸多面体混凝土随机骨料，生成骨料部件与砂浆部件，对生成的骨料部件与砂浆部件采用布尔操作，得到三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型。
11、进一步的，步骤s1设置三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的建模参数包括三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的长度、宽度和高度，骨料的体分比，骨料顶点的个数，骨料顶点之间的最小距离、骨料的波动范围。
12、进一步的，步骤s2基于统计模拟方法，按照步骤s1得到的混凝土骨料的粒径分布范围数据随机生成初始骨料半径r。
13、进一步的，步骤s3的具体实施方法包括如下步骤：
14、s3.1.考虑骨料顶点的随机波动范围以及界面过渡区厚度的建立，设置球形骨料中心点的分布范围的表达式为：
15、
16、其中，x,y,z分别为球形骨料中心点坐标，xm,ym,zm分别为三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的长度、宽度和高度，r0为考虑骨料顶点的随机波动范围以及界面过渡区厚度的名义半径，r0的计算表达式为：
17、r0＝r+r·fram+t
18、其中，fram为骨料顶点的随机波动范围，t为界面过渡区厚度；
19、s3.2.基于步骤s3.1的球形骨料中心点的分布范围，随机生成球形骨料的中心点坐标(x,y,z)；
20、s3.3.构建球形骨料相交判断函数，计算表达式为：
21、
22、其中，xi,yi,zi为第i个已生成投放的球形骨料的中心点坐标，r0i为第i个已生成投放的骨料的考虑骨料顶点的随机波动范围以及界面过渡区厚度的名义半径；
23、s3.4.对随机生成球形骨料利用步骤s3.3的球形骨料相交判断函数进行判断，保留满足球形骨料相交判断函数的球形骨料的中心点坐标及其对应骨料半径，删除不满足球形骨料相交判断函数的球形骨料的中心点坐标并返回步骤s3.2重新生成球形骨料的中心点坐标。
24、进一步的，步骤s4的具体实施方法包括如下步骤：
25、s4.1.基于步骤s3得到的随机投放的球形骨料，在球形骨料的球面上随机选取顶点以构建三维凹凸多面体骨料的顶点，顶点的坐标信息的表达式为：
26、
27、其中，xvj,yvj,zvj为在球形骨料选取的第j个顶点的坐标，ri为第i个已生成投放的骨料的初始骨料半径，θj为球形骨料随机生成的第j个顶点在xoy面上的投影与原点的连线和x轴正方向所成的夹角，为球形骨料随机生成的第j个顶点与原点所成连线和z轴正方向所成的夹角；
28、s4.2.设置球形骨料的球面上随机选取的顶点与球形骨料已选取的顶点之间的距离判断函数，计算表达式为：
29、
30、其中，xvn,yvn,zvn为球形骨料已选取的第n个顶点坐标，dis为骨料顶点之间的最小距离；
31、s4.3.对步骤s4.1球形骨料的球面上随机选取顶点利用步骤s4.2的公式进行判断，保留满足球形骨料的球面上随机选取的顶点与球形骨料已选取的顶点之间的距离判断函数的球形骨料的顶点，删除不满足的顶点并返回步骤s4.1重新生成球形骨料的顶点，直至所选取的顶点个数满足步骤s1设置的骨料顶点的个数。
32、进一步的，步骤s5的具体实施方法包括如下步骤：
33、s5.1.基于步骤s4得到的球形骨料的球面上的三维凹凸多面体骨料的顶点，将形骨料的球面上的三维凹凸多面体骨料的顶点每三个点进行排列组合，得到所有的三点平面组合；
34、s5.2.对步骤s5.1得到的三点平面组合进行平面凸性判断，平面凸性判断的表达式为：
35、
36、其中，为骨料顶点中除三点平面组合以外的点与三点平面组合链接而成的向量，为三点平面组合形成的面的外法线方向向量；
37、s5.3.对步骤s5.1得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S1设置三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的建模参数包括三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的长度、宽度和高度，骨料的体分比，骨料顶点的个数，骨料顶点之间的最小距离、骨料的波动范围。
3.根据权利要求2所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S2基于统计模拟方法，按照步骤S1得到的混凝土骨料的粒径分布范围数据随机生成初始骨料半径r。
4.根据权利要求3所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S3的具体实施方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S4的具体实施方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S5的具体实施方法包括如下步骤：
7.根据权利
8.根据权利要求7所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤S7的具体实施方法包括如下步骤：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法。
...【技术特征摘要】
1.一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤s1设置三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的建模参数包括三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的长度、宽度和高度，骨料的体分比，骨料顶点的个数，骨料顶点之间的最小距离、骨料的波动范围。
3.根据权利要求2所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤s2基于统计模拟方法，按照步骤s1得到的混凝土骨料的粒径分布范围数据随机生成初始骨料半径r。
4.根据权利要求3所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤s3的具体实施方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种三维凹凸多面体随机骨料的混凝土模型的构建方法，其特征在于，步骤s4的具体实施方...
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