一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法与流程

1.本发明属于土木工程结构砌体工程领域，特别涉及一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法。


背景技术：

2.传统藏式毛石建筑是我国最具民族特色的建筑之一，其墙体是由不规则块石和粘土随机组砌而成的多叶石砌体。数值模拟分析是现阶段砌体结构常用的、简便的一种力学性能分析方法。如何建立能真实反应藏式毛石墙体力学性能的模型是一个难点和重点。
3.由于藏式毛石墙体多叶砌块间联结较弱，现阶段常用的是将三维实体模型简化成二维模型进行分析，具体的建模方法有两种：第一是将不规则块体和粘土匀质化为规则尺寸进行建模，另一种是将块体和粘土按一定比例进行随机分布建模。但藏式毛石墙体有着较大离散性，每面墙体的力学性能均存在较大差异，现有的两种主要建模方法均无法反应相应墙体的真实块体形状和分布情况，易导致力学性能分析结果与实际结果存在较大差异。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：提出一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，解决传统建模方案无法反应相应墙体的真实块体形状和分布情况的问题。
5.本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
6.一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，包括以下步骤：
7.s1、采集墙体二维图像；
8.s2、利用工程软件对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘，生成离散的轮廓块体；
9.s3、对各个轮廓块体进行单独的文件输出，并采用格式转换软件将每一个单独的文件转换成离散元数值模拟软件可识别的格式文件；
10.s4、将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件中，进行属性赋予。
11.进一步的，步骤s1中，通过相机采集墙体二维图像，在采集时，需保证图像清晰完整以及图像端正。
12.进一步的，步骤s2具体包括：
13.将二维图像导入工程软件中，然后采用人工绘制的方式用多线段绘制墙体的边界轮廓和每块石材的轮廓，同时将边界轮廓和每块石材轮廓按易于分辨的顺序(如从上往下、从左往右)分别设定为一个单独的图层。
14.进一步的，步骤s3中，所述对各个轮廓块体进行单独的文件输出，具体包括：
15.利用插件将每一个图层下的轮廓块体输出为一个单独的文件，按照图层名和图层序号对输出的文件进行命名。
16.进一步的，步骤s4中，在将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件后，可通过
图层命名、序号进行查找和识别，进行单个体或多个体轮廓块体的属性赋予和修改。
17.本发明的有益效果是：
18.本发明采用基于数字图像的人工绘制建模方法，能较为真实地还原分析对象墙体中块体的形状和分布情况，能良好地适应各种块体轮廓复杂的墙体模型，同时计算结果与墙体实验室测试结果相近。该建模方法适用于已有藏式毛石墙体的模拟计算和分析。
附图说明
19.图1是实施例中的用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法流程图；
20.图2是采集的墙体原始二维图像；
21.图3是对二维图像进行人工绘制的轮廓图；
22.图4是输出的部分单文件轮廓图；
23.图5是模型导入示意图。
具体实施方式
24.本发明旨在提出一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，解决传统建模方案无法反应相应墙体的真实块体形状和分布情况的问题。其核心思想是：首先，采集墙体二维图像，然后，利用工程软件对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘，生成离散的轮廓块体；接着，对各个轮廓块体进行单独的文件输出，并采用格式转换软件将每一个单独的文件转换成离散元数值模拟软件可识别的格式文件；最后，将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件中，进行属性赋予。
25.该建模方法适用于已有藏式毛石墙体的二维数值模拟分析，该方法能较准确地体现原有砌筑块材的形状和位置分布情况，能良好地适应各种块体轮廓复杂的墙体模型，有效地评估已有不规则墙体的相关力学性能。
26.实施例：
27.如图1所示，本实施例中的用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法包括以下实施步骤：
28.s1、采集二维图像；
29.本步骤中，通过相机采集待建模分析墙体(试件)的二维图像，采集的图像将作为建模的基础文件，图像需清晰完整和轮廓分明。在图像采集时除了保证图像清晰完整以外还需要保证图像端正(平行于立面、垂直于平面)，不能倾斜进行拍摄。本实施例采集的墙体原始图像如图2所示。
30.s2、对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘：
31.本步骤中，首先将采集的图片导入工程软件(如cad)中，然后采用人工绘制的方式用多线段绘制墙体(试件)的边界和每块石材的轮廓，剩余空白部分为粘土材料，同时将试件边界轮廓和每块石材轮廓按易于分辨的顺序(如从上往下、从左往右)分别设定为一个单独的图层，这样便于对每个轮廓块体赋予和修改属性。本实施例中，人工描绘的二维图像轮廓如图3所示。
32.s3、轮廓块体的单文件输出和格式转换：
33.本步骤中，利用插件将每一个图层下的轮廓输出为一个单独的文件，如图4所示，
按照图层名和图层序号对输出的文件进行命名，便于之后属性赋予及后处理操作。在文件输出后，利用格式转化软件将每一个单独的文件转化成离散元数值模拟软件能识别的格式文件。
34.s4、模型导入和属性赋予：
35.本步骤中，将转化好的图纸文件导入数值模拟软件中，如图5所示，然后进行属性赋予。如果墙体(试件)轮廓中包含多种材质，则可以通过图层命名和序号进行查找和识别，进行单个体或多个体的属性赋予和修改。同时在后处理结果查询时也可根据编辑的序号轻松查询相应的结果。
36.应当说明的是，上述实施例仅是优选实施方式，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出若干修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、采集墙体二维图像；s2、利用工程软件对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘，生成离散的轮廓块体；s3、对各个轮廓块体进行单独的文件输出，并采用格式转换软件将每一个单独的文件转换成离散元数值模拟软件可识别的格式文件；s4、将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件中，进行属性赋予。2.如权利要求1所述的一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，其特征在于，步骤s1中，通过相机采集墙体二维图像，在采集时，保证图像清晰完整以及图像端正。3.如权利要求1所述的一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，其特征在于，其特征在于，步骤s2具体包括：将二维图像导入工程软件中，然后采用人工绘制的方式用多线段绘制墙体的边界轮廓和每块石材的轮廓，同时将边界轮廓和每块石材轮廓按易于分辨的顺序分别设定为一个单独的图层。4.如权利要求3所述的一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，其特征在于，步骤s3中，所述对各个轮廓块体进行单独的文件输出，具体包括：利用插件将每一个图层下的轮廓块体输出为一个单独的文件，按照图层名和图层序号对输出的文件进行命名。5.如权利要求1-4任一项所述的一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，其特征在于，步骤s4中，在将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件后，可通过图层命名、序号进行查找和识别，进行单个体或多个体轮廓块体的属性赋予和修改。

技术总结
本发明属于土木工程结构砌体工程领域，其公开了一种用于藏式毛石墙体的离散元二维数值模拟建模方法，解决传统建模方案无法反应相应墙体的真实块体形状和分布情况的问题。该方法包括以下步骤：S1、采集墙体二维图像；S2、利用工程软件对二维图像进行墙体边界轮廓和石材轮廓描绘，生成离散的轮廓块体；S3、对各个轮廓块体进行单独的文件输出，并采用格式转换软件将每一个单独的文件转换成离散元数值模拟软件可识别的格式文件；S4、将转换后的格式文件导入离散元数值模拟软件中，进行属性赋予。该建模方法适用于已有藏式毛石墙体的模拟计算和分析。算和分析。算和分析。


技术研发人员：汪源 余文 王艳 刘承权 李静 解银伟 何丽新 王超 康卓平
受保护的技术使用者：中国十九冶集团有限公司
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/5/25