西北核技术研究所丁洋获国家专利权
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龙图腾网获悉西北核技术研究所申请的专利一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征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:CN115659718B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15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:202211159570.6,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征方法是由丁洋;卢强;李进;张向荣;何斌设计研发完成,并于2022-09-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征方法在说明书摘要公布了:本发明为解决目前针对花岗岩数值模拟的研究不能兼顾考虑花岗岩中材料非均匀性、晶内裂纹、晶界裂纹影响的问题,提供了一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征方法。包括以下步骤:1、随机生成晶粒;2、赋予晶粒材料编号;3、随机选取若干个晶粒并裁剪其晶界,生成晶界裂纹;4、利用数值模拟软件给裁剪后的晶粒赋予各晶粒的材料编号对应的材料模型,再通过布尔运算将裁剪后的晶粒组合生成包含晶界裂纹的花岗岩模型;5、设定的晶内裂纹长度和取向,随机生成晶内裂纹,并分割晶粒;6、通过草图切割的方式,根据晶内裂纹分割花岗岩模型,并赋予晶内裂纹属性。7、建立裂纹接触模型,得到花岗岩细观裂纹宽度的数值表征。
本发明授权一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征方法在权利要求书中公布了:1.一种花岗岩细观裂纹结构的数值表征方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、随机生成晶粒 在目标区域内随机布设与待生成的花岗岩晶粒数目相等的n个种子,采用泰森多边形分割法将目标区域划分成n个多边形子区域,每个多边形子区域看作一个晶粒,每个晶粒中包含1个种子,n个晶粒的序列编号分别为S1,S2,S3,…,Sk…,Sn,n≥k≥1,且n为正整数; 步骤2、赋予晶粒材料编号 将n个晶粒分别赋予材料编号Mi,不同的编号代表不同的晶粒种类;其中,i=1,2,3,...,m,m为晶粒的种类数,m≥2; 步骤3、随机选取若干个晶粒并裁剪其晶界,生成宽度为ddeta的晶界裂纹;具体为: 3.1、计算晶界裂纹总长:Louter=ρouter×Agranite,其中,ρouter表示晶界裂纹分布密度,Agranite表示花岗岩模型的总面积; 3.2、随机选取任一序列编号的晶粒,对其部分晶界进行裁剪,并标记其所裁剪晶界的中点; 3.3、建立已裁剪晶界序列集合并将选取的第一个晶粒存入,同时建立已裁剪晶界的中点集合并将第一个晶粒已裁剪晶界的中点存入; 3.4、随机选取序列编号为Sk的晶粒,判断晶粒Sk是否在已裁剪晶粒序列集合内,若是,则执行步骤3.5;若否,则执行步骤3.6; 3.5、返回步骤3.4,重新选取晶粒; 3.6、依次判断晶粒Sk的第1至第Ei条晶界的中点是否在已裁剪晶界的中点集合内,其中,Ei的数值小于等于晶粒Sk的总边数,若是,则保留原晶界,若否,则将该晶界向内裁剪ddeta宽度,裁剪后将晶粒Sk存入已裁剪晶界序列集合,并将晶粒Sk裁剪后的晶界中点存入已裁剪晶界的中点集合内;将所裁剪晶界的中心位置存入已裁剪晶界数组中,以防止同一位置处的两条晶界重复裁剪,造成晶界裂纹宽度翻倍; 3.7、计算已裁剪晶界裂纹总长度,若已裁剪晶界裂纹总长度达到设定总晶界裂纹长度Louter,则完成宽度为ddeta的晶界裂纹的生成,否则,返回步骤3.4,直至已裁剪晶界裂纹总长度达到设定总晶界裂纹长度Louter 步骤4、利用数值模拟软件前处理模块给步骤3中裁剪后的晶粒赋予步骤2中各晶粒的材料编号对应的材料模型,再通过布尔运算将裁剪后的晶粒组合生成包含晶界裂纹的花岗岩模型; 步骤5、设定晶内裂纹长度和取向,在步骤3裁剪后的晶粒中随机生成宽度为dinner的晶内裂纹,利用晶内裂纹线段分割晶粒,并建立晶内裂纹集合;具体为: 5.1、设定晶粒内的平均裂纹长度linner、裂纹长度变化范围Δl、裂纹倾角θ和裂纹倾角变化范围Δθ,并计算晶内总裂纹长度:Linner=ρinner×Agrain,其中,ρinner表示晶内裂纹分布表密度,Agrain表示晶粒的面积; 5.2、在晶粒内随机选取一点xi,yi作为第一条裂纹的起点,建立晶内裂纹起点集合并将第一条裂纹的起点存入; 5.3、计算晶内第一条裂纹的长度lc和倾角θc,lc=linner+α*Δl,θc=θ+β*Δθ,其中,α表示裂纹长度变化系数,-0.5≤α≤0.5;β表示裂纹倾角变化系数,-0.5≤β≤0.5 5.4、判断第一条裂纹的终点xi+lc*cosθc,yi+lc*sinθc是否在晶粒内,若是,则生成宽度为dinner的晶内裂纹,建立晶内裂纹集合并将第一条裂纹存入;若否,则返回步骤5.3,并调整α的取值,保持β的取值不变,直至终点位于晶粒内部,生成宽度为dinner的晶内裂纹,建立晶内裂纹集合并将第一条裂纹存入; 5.5、随机在晶粒内选取裂纹起点,判断其与晶内裂纹起点集合中的起点是否重合,若是,则执行步骤5.6,若否,则执行步骤5.7; 5.6、返回步骤5.5,并重新选取裂纹起点; 5.7、按照步骤5.3、5.4同样的方法,计算裂纹长度与倾角,判断待生成的裂纹与晶内裂纹集合中的已有裂纹是否相交,若是,则舍弃该裂纹,若否,则生成裂纹并存入晶内裂纹集合; 5.8、计算晶内裂纹集合中所有裂纹的总裂纹长度,若所有裂纹的总裂纹长度达到晶内总裂纹长度Linner,则完成晶内裂纹的生成,否则,返回步骤5.5,直至所有裂纹的总裂纹长度达到晶粒内总裂纹长度Linner 步骤6、通过草图切割的方式,根据步骤5晶内裂纹集合中的晶内裂纹对步骤4所得花岗岩模型进行分割,并赋予晶内裂纹在数值模拟软件中对应的裂纹属性; 步骤7、建立裂纹接触模型,得到花岗岩细观裂纹宽度的数值表征:douter=dinner+ddeta。
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