阅读说明：本技术 破裂识别方法、装置、存储介质及设备 (Crack recognition method, crack recognition device, storage medium and equipment ) 是由 曹爱武 褚卫江 张春生 吴家耀 朱永生 刘宁 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种破裂识别方法、装置、存储介质及设备。本发明适用于颗粒流分析领域。本发明的技术方案为一种破裂识别方法,其特征在于：在初始颗粒体系的不同高度位置生成若干初始参考线；记录每一条初始参考线经过的颗粒及各颗粒中心与相应初始参考线的位置关系；进行模拟,获得变形后颗粒体系；根据已记录的初始参考线所经过颗粒变形后的中心位置,以及初始参考线所经过颗粒与相应初始参考线的位置关系确定变形后参考线；将变形后参考线按一定间距均匀分成若干段；若变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值,则认为连续2段交点位置一定范围内的颗粒发生了破裂。(The invention relates to a crack identification method, a crack identification device, a storage medium and equipment. The invention is applicable to the field of particle flow analysis. The technical scheme of the invention is a fracture identification method, which is characterized in that: generating a plurality of initial reference lines at different height positions of the initial particle system; recording the particles passing through each initial reference line and the position relation between the center of each particle and the corresponding initial reference line; simulating to obtain a deformed particle system; determining a deformed reference line according to the recorded center position of the deformed particles passing through the initial reference line and the position relation between the particles passing through the initial reference line and the corresponding initial reference line; uniformly dividing the deformed reference line into a plurality of sections according to a certain distance; if the angle change between the 2 continuous sections on the reference line after deformation exceeds a certain value, the particles in a certain range of the intersection point positions of the 2 continuous sections are considered to be broken.)

破裂识别方法、装置、存储介质及设备

技术领域

本发明涉及一种破裂识别方法、装置、存储介质及设备。适用于颗粒流分析领域。

背景技术

随着计算机技术的发展，数值模拟技术在工程设计和科学研究等多方面发挥越来越重要的作用。对于颗粒流分析软件，能够反映材料颗粒集合体的力学行为，并通过材料颗粒的集合体反映各种复杂力学特征，且能够较好地研究材料的非线性特征及破坏特征，基于颗粒流软件的机理研究与分析越来越多，目前商用的颗粒流软件主要为PFC2D。

利用PFC2D软件进行数值模拟分析时，对于破裂的常规识别方法主要是通过颗粒之间间距的变化或接触关系的变化来判断，对于该方法在使用一些非退化的接触设置时，难以对断裂进行识别，对于大尺度范围的破裂研究，该方法也难以较好地对断层位置等进行描述，同时该方法也无法通过颗粒描述破裂位置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种破裂识别方法、装置、存储介质及设备，以更好地对PFC2D数值模拟过程的破裂进行识别，解决根据PFC2D颗粒之间间距的变化或接触关系的变化来判断断裂，无法较好地对非退化的接触设置或大尺度研究范围的破裂描述，无法通过颗粒描述破坏位置的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种破裂识别方法，其特征在于：

在初始颗粒体系的不同高度位置生成若干初始参考线；

记录每一条初始参考线经过的颗粒及各颗粒中心与相应初始参考线的位置关系；

进行模拟，获得变形后颗粒体系；

根据已记录的初始参考线所经过颗粒变形后的中心位置，以及初始参考线所经过颗粒与相应初始参考线的位置关系确定变形后参考线；

将变形后参考线按一定间距均匀分成若干段；

若变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值，则认为连续2段交点位置一定范围内的颗粒发生了破裂。

所述初始参考线的位置和间距根据所述初始颗粒体系中颗粒的尺寸确定。

所述初始颗粒体系的高度为H，宽度为W，颗粒的最大粒径为Rmax；所述初始参考线从上至下分布，第一条初始参考线位置为初始颗粒体系的H-Rmax位置，各初始参考线之间的间距为2Rmax。

所述各颗粒中心与相应初始参考线的位置关系，包括：

各颗粒中心至相应初始参考线的距离。

所述将变形后参考线按一定间距均匀分成若干段，包括：

在沿着颗粒体系宽度方向，布置若干间距为2Rmax的竖向参考线，由变形后参考线和竖向参考线组成参考网格，参考网格中竖向参考线将变形后参考线分成若干段，Rmax为颗粒的最大粒径。

所述若变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值，则认为连续2段交点位置一定范围内的颗粒发生了破裂，包括：

若参考网格中变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值，则认为该连续2段之间的网格点位置Rmax半径范围内的颗粒发生了破裂。

一种破裂位置可视化展示方法，其特征在于：

采用所述破裂识别方法识别出破裂位置颗粒及非破裂位置颗粒；

将破裂位置颗粒及非破裂位置颗粒重新写入PFC2D软件，实现PFC2D破裂位置的可视化。

一种破裂识别装置，其特征在于，包括：

初始生成模块，用于在初始颗粒体系的不同高度位置生成若干初始参考线；

初始参数记录模块，用于记录每一条初始参考线经过的颗粒及各颗粒中心与相应初始参考线的位置关系；

模拟变形模块，用于进行模拟，获得变形后颗粒体系；

变形后生成模块，用于根据已记录的初始参考线所经过颗粒变形后的中心位置，以及初始参考线所经过颗粒与相应初始参考线的位置关系确定变形后参考线；

参考线分段模块，用于将变形后参考线按一定间距均匀分成若干段；

破裂判断模块，用于若变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值，则认为连续2段交点位置一定范围内的颗粒发生了破裂。

一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述破裂识别方法的步骤。

一种破裂识别设备，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被执行时实现所述破裂识别方法的步骤。

本发明的有益效果是：本发明通过设置参考线，及将参考线分段帮助观察颗粒的位置变化，根据颗粒位置的变化情况，使用颗粒实现对研究对象破裂过程进行描述，并实现可视化展示。

附图说明

图1为实施例中初始颗粒体系及初始参考线示意图。

图2为实施例中变形后颗粒体系及变形后参考线示意图。

图3为实施例中参考网格示意图。

图4为破裂位置对比图。

图5为本实施例对大尺度范围模拟时识别出的断层位置颗粒展示图。

1、初始颗粒体系；2、初始参考线；3、变形后颗粒体系；4、变形后参考线；5、竖向参考线；6、参考网格。

具体实施方式

本实施例为基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法，具体包括以下步骤：

S1、生成高度为H，宽度为W的初始颗粒体系，颗粒的最小粒径为Rmin，最大粒径为Rmax；

在初始颗粒体系上生成若干位于不同高度位置的初始参考线，初始参考线的位置和间距根据颗粒的尺寸确定，初始参考线从上至下，第一条参考线位于初始颗粒体系的H-Rmax高度位置，各初始参考线之间的间距为2Rmax，从上至下生成初始参考线Li(i＝1,2,3,…,m)，见图1。

S2、对于生成的m条初始参考线，每条参考线经过的颗粒从左往右分别为Bij(i表示初始参考线编号；j为i初始参考线经过的颗粒，j＝1,2,3,…，对于每一条参数经过的颗粒数可能不同)。记录好每一条初始参考线经过的每一颗粒，并记录初始参考线所经过颗粒的中心(圆心)至相应初始参考线的距离Dij。

S3、利用PFC2D进行相关模拟分析，获得变形后颗粒体系及变形后的颗粒位置。

S4、将步骤S2记录的、初始参考线经过的各颗粒的中心位置减去其至相应初始参考线的距离Dij，得到各颗粒变换后的中心位置，将各颗粒变换后的中心位置依次连接即得到变形后参考线，见图2。

S5、生成变形后参考线后，在变形后颗粒体系上沿着颗粒体系宽度方向，均匀布置若干间距为2Rmax的竖向参考线Sk(k＝1,2,3…)，变形后参考线和竖向参考线组成参考网格，参考网格上竖向参考线将变形后参考线分成若干段，如图3所示。

S6、变形后参考线上经竖向参考线分成的若干段中若连续2段之间的角度变化超过1°(具体判断角度可根据识别效果进行调整)，则认为该网格点位置Rmax半径范围内的颗粒发生了破裂。

本实施例还提供一种基于无网格算法的PFC2D破裂识别装置，包括初始生成模块、初始参数记录模块、模拟变形模块、变形后生成模块、参考线分段模块和破裂判断模块。

本例中初始生成模块用于在初始颗粒体系的不同高度位置生成若干初始参考线；初始参数记录模块用于记录每一条初始参考线经过的颗粒及各颗粒中心与相应初始参考线的位置关系；模拟变形模块用于进行模拟，获得变形后颗粒体系；变形后生成模块用于根据已记录的初始参考线所经过颗粒变形后的中心位置，以及初始参考线所经过颗粒与相应初始参考线的位置关系确定变形后参考线；参考线分段模块用于将变形后参考线按一定间距均匀分成若干段；破裂判断模块用于若变形后参考线上连续2段之间的角度变化超过一定值，则认为连续2段交点位置一定范围内的颗粒发生了破裂。

本实施例还提供一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法的步骤。

本实施例还提供一种破裂识别设备，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法的步骤。

本实施例还提供一种PFC2D破裂位置可视化展示方法，包括以下步骤：

采用本实施例中基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法识别出破裂位置颗粒及非破裂位置颗粒；

将破裂位置颗粒及非破裂位置颗粒重新写入PFC2D软件，实现PFC2D破裂位置的可视化。

本实施例还提供一种存储介质，其上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中PFC2D破裂位置可视化展示方法的步骤。

本实施例还提供一种破裂识别设备，具有存储器和处理器，存储器上存储有能被处理器执行的计算机程序，该计算机程序被执行时实现本实施例中PFC2D破裂位置可视化展示方法的步骤。

图4示意了PFC2D软件根据接触变化判断破坏位置(左)和本实施例中基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法识别出的破裂位置(右)，可见两者基本一致。

图5示意了大尺度范围模拟时本实施例中基于无网格算法的PFC2D破裂识别方法识别出的断层位置颗粒(PFC2D中常规破裂判断方法无法用颗粒表示破裂位置)，并将识别出的断层位置重新写入了PFC2D软件，进行可视化暂时，展示效果较好。