【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合水泥浆体微结构模型构建领域，具体涉及基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法。
技术介绍
1、
2、水泥组分复杂，性能优化与调控难度相对较大。有学者采用计算机模拟构建水泥水化和微结构模型，建立水泥组分与其力学、耐久性等性能的关系，用于指导水泥的生产与应用。包括国际流行的hymostruc3d、cemhyd3d、μic等模型。其中，水泥颗粒初始三维堆积结构的模拟是水泥水化和微结构模型的基础。
3、hymostruc3d、μic模型等常简化水泥颗粒为球进行后续科学研究，易于构建，然而水泥颗粒是非规则的，采用球形水泥颗粒模型带了很多误差。目前使用球谐函数重构水泥颗粒三维非规则形貌，并用于模拟水泥颗粒初始三维堆积结构的研究逐渐增多。这是因为球谐函数的优势是星形颗粒的三维形状可以像球体、椭球体一样容易地在数学上表示出来。同时，任何粒子参数，如体积、表面积、转动惯量张量或积分平均曲率，都可以很容易地计算出来。因此，基于球谐函数的堆积的模拟是重要的研究方向。qian将球谐函数与传统的随机投放算法相结合开发了anm模型，但是在低水灰比，颗粒比较多的情况下，anm模型构建效率较低，不适用于实际使用。低水灰比是制备高性能水泥基材料的基础。显然，现有模型不适于指导具有低水灰比特征的高性能水泥基材料的设计。
4、截止到目前，尚没有一种基于真实水泥颗粒形貌高效构建低水灰比复合水泥浆体微结构初始堆积模型的方法。
技术实现思路
1、本专
2、本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术一种基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法的特点在于，包含以下步骤：
4、步骤1：设置并计算复合水泥浆体微结构模型的基本参数：
5、步骤1.1：设置立方体cube的尺寸，包括：长度l，宽度w和高度h；
6、设置水灰比为wcr，水泥的密度为ρpc、矿粉的密度为ρbfs、粉煤灰的密度为ρfa；
7、根据立方体cube的体积v＝l×w×h、水灰比wcr和水泥的密度ρpc，计算由水泥、矿粉和粉煤灰构成的胶凝材料的总质量m；
8、步骤1.2：设置水泥的质量占比系数为kpc、矿粉的质量占比系数为kbfs、粉煤灰的质量占比系数为kfa；将总质量m乘以相应的质量占比系数kpc、kbfs和kfa，分别得到水泥的总质量mpc，矿粉的总质量mbfs和粉煤灰的总质量mfa；
9、将mpc、mbfs和mfa分别除以对应的密度ρpc、ρbfs和ρfa，相应得到水泥的总投放体积vpc，矿粉的总投放体积vbfs和粉煤灰的总投放体积vfa；
10、步骤1.3：设置孔筛的尺寸为[w1,w2,w3,…,wi-1,wi,…,wmax]；其中，wi表示第i个孔筛的尺寸；wmax表示孔筛的最大尺寸；max表示孔筛的总数；
11、设置单位体积下的水泥粒径分布[vpc1,vpc2,…,vpci-1,vpci,…,vpcmax-1]、单位体积下的矿粉粒径分布[vbfs1,vbfs2,…,vbfsi-1,vbfsi,…,vbfsmax-1]和单位体积下的粉煤灰粒径分布[vfa1,vfa2,…,vfai-1,vfai,…,vfamax-1]；其中，vpci、vbfsi和vfai分别表示单位体积下的水泥、矿粉和粉煤灰在粒级范围(wi,wi+1)内的待投放体积；
12、将总投放体积vpc、vbfs和vfa分别乘以单位体积下的水泥粒径分布、单位体积下的矿粉粒径分布和单位体积下的粉煤灰粒径分布，相应得到水泥的粒径分布[svpc1,svpc2,…,svpci-1,svpci,…,svpcmax-1]、矿粉的粒径分布[svbfs1,svbfs2,…,svbfsi-1,svbfsi,…,svbfsmax-1]和粉煤灰的粒径分布[svfa1,svfa2,…,svfai-1,svfai,…,svfamax-1]，其中，svpci、svbfsi和svfai分别表示粒级范围在(wi,wi+1)的水泥、矿粉和粉煤灰的待投放体积；
13、设置粒级序号的阈值为o，当前粒级序号记为o，且o＝max-i，初始化o＝1；
14、步骤2：生成长度l、宽度w、高度h的立方体cube，并以所述立方体cube的左下角顶点为坐标原点，以立方体cube的长、宽、高为x轴方向、y轴方向和z轴方向，建立三维笛卡尔坐标系；
15、将所述立方体cube划分为空间中有序排列的网格阵，令所述网格阵中每个网格的边长为piex；
16、遍历x轴、y轴和z轴方向，并依次对网格阵中的网格进行编号，从而建立网格信息矩阵data_a，用于记录每个网格的空间位置信息、网格索引号和网格状态；初始化每个网格的网格状态为0，若网格被占据，则将网格状态设为1；
17、步骤3：定义网格索引矩阵data_b用于记录网格状态为1的网格索引号；从data_a中提取记录网格索引号的矩阵，并与data_b取差集，得到网格状态为0的网格索引矩阵data_c；
18、步骤4：若当前粒级序号o小于o时，在data_c中随机生成t个网格状态为0的网格索引序列indx，执行步骤5；否则，根据当前粒级范围内的最大孔筛尺寸，在网格阵中生成t个边长相同但空间位置不相同的小立方体，并对每个小立方体包含的网格状态求和后，再对所有小立方体进行升序排序，从而根据排序顺序得到t个小立方体中心处网格的索引号组成的网格索引序列indx后，执行步骤5；其中，小立方体边长为piex的奇数倍、左下角点与网格顶点重合；
19、步骤5：投放粒级范围在(wi,wi+1)的水泥颗粒；
20、步骤5.1：初始化变量l＝1，判断粒级范围在(wi,wi+1)的已投放的水泥颗粒体积之和是否大于等于待投放体积svpci，若是，执行步骤6，否则，执行步骤5.2；
21、步骤5.2：在非规则颗粒的球谐系数表数据库中随机挑选一个水泥的非规则颗粒，并通过放缩非规则颗粒的球谐系数表中的系数以控制非规则颗粒的尺寸，使得非规则颗粒尺寸在相应的粒级范围(wi,wi+1)内，并得到一个待投放的水泥颗粒；
22、步骤5.3：判断l是否大于indx中的元素个数，若是，返回步骤4，否则，根据indx中第l个网格索引号对应的空间位置信息，按照周期性边界条件对待投放的水泥颗粒进行平移变换和旋转变换，从而生成一个待投放的水泥颗粒模型；
23、步骤5.4：根据双重干涉判定方法判断待投放的水泥颗粒模型与已投放的颗粒模型是否存在干涉，若存在，将l+1赋值给l后，返回步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法，其特征在于，所述步骤5.4中的双重干涉判定方法，包括：
3.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1或2所述构建方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
4.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质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运行时执行权利要求1或2所述构建方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于网格优化堆积算法的复合水泥浆体微结构初始堆积模型的构建方法，其特征在于，所述步骤5.4中的双重干涉判定方法，包括：
3.一种电子设备，包括存储器以...
【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，刘洪杰，胡焱博，李景哲，储玉婷，詹炳根，余其俊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。