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龙图腾网获悉中南大学;中铁二局集团有限公司;中铁二局第六工程有限公司申请的专利一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的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：CN118965537B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13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：202411147802.5，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的方法是由童晨曦;赵伟;漆小逸;张俊平;罗余游;丁志文;朱鹏宇;张升设计研发完成，并于2024-08-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的方法，包括：用于将道砟颗粒的实物进行扫描，进而获取道砟的三角网模型的步骤；用于将得到的三角网模型进行体素化得到体素化模型的步骤；用于将得到的体素化模型进行按接触数放缩处理进而得到道砟可破碎模型的步骤。本发明的方法简单，体素化时，通过保守光栅化、漫水填充法、球单元替换三个步骤就可以得到外轮廓与真实道砟颗粒相似的模型；在体素化模型的基础上，通过按接触数缩放的方法，将体素化模型内部的排列规则、大小相同的不能反映真实道砟颗粒的内部子颗粒进行随机的重新放缩、排列从而得到具有真实形状的球单元道砟的非连续性分析可破碎模型。

本发明授权一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的方法在权利要求书中公布了：1.一种构建球单元非连续变形分析的道砟可破碎模型的方法，其特征在于，包括： 用于将道砟颗粒的实物进行扫描，进而获取道砟的三角网模型的步骤1； 用于将步骤1得到的三角网模型进行体素化得到体素化模型的步骤2； 和 用于将步骤2得到的体素化模型进行按接触数放缩处理进而得到道砟可破碎模型的步骤3； 步骤2包括： 用于将步骤1得到的三角网模型的颗粒轮廓在体素空间中标示出来，进而得到道砟颗粒模型的外壳的保守光栅化步骤2-1； 用于将道砟颗粒模型的外壳的内部填满体素单元的漫水填充法步骤2-2； 和 用于将道砟颗粒模型外壳内部填充的体素单元替换为球单元的球单元替换步骤2-3； 步骤3中进行按接触数放缩时，使用接触数作为判断是否继续进行颗粒放大的条件；当颗粒的接触数小于4时，放大颗粒；接触数等于4时，保持颗粒粒径不变；接触数大于4时，缩小颗粒； 步骤3的具体方法如下： 以体素化生成的道砟颗粒模型为基础，将体素化模型每个球单元子颗粒的半径乘上一个使用rand函数生成的0.50000到0.99995之间均匀分布的随机数；使用rand函数设置球单元x,y,z方向的分速度为-1到1的随机数，使球单元的合速度方向为三维任意方向，且其初始合速度大小最大为1； 每个球单元在每个时步的位置都不相同，与其有接触的球单元数量也各不相同，根据每个时步球单元的接触数，来对其进行放缩，这样就使得球单元子颗粒的大小和排列具有随机性； 接触数放缩的过程如下： 任意一个球单元的圆心为x,y,z，半径为r，该球单元周围有其它若干个球单元，这些球单元为：球单元1x1,y1,z1，半径为r1；球单元2x2,y2,z2，半径为r2；球单元3x3,y3,z3，半径为r3；球单元4x4,y4,z4，半径为r4……；接触数c初始为0次； 若x-x12+y-y12+z-z12＝r+r12，则接触数c增加1次，否则不增加； 若x-x22+y-y22+z-z22＝r+r22，则接触数c增加1次，否则不增加； 若x-x32+y-y32+z-z32＝r+r32，则接触数c增加1次，否则不增加； 若x-x42+y-y42+z-z42＝r+r42，则接触数c增加1次，否则不增加； 依此类推…… 由于球单元有4个参数x,y,z,r，因此颗粒的放大缩小条件以接触数c＝4为界限； 其中：r0为球单元初始半径；Δr取5e-7； 当球单元颗粒的接触数小于4时，放大颗粒；接触数等于4时，保持颗粒粒径不变；接触数大于4时，缩小颗粒。

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