基于傅里叶逆变换的土石混合体模型生成研究

摘要

针对土石混合体结构模型内部块石形态过于简单且无法对模型本身参数进行敏感性分析的现状,提出了一种新的土石混合体结构模型生成方法。首先,采用回归分析法建立傅里叶描述因子和块石形状参数之间的函数关系式,并通过傅里叶逆变换法生成具有特定形状的块石轮廓。接着,基于各粒径块石组面积相等的原则,推导出了指定面积级配曲线下各粒径组块石的个数,并利用拟采样法得到各块石对应的面积。再次,根据包围盒相交判定原理等,提出了块石相交判定算法,实现了块石的随机投放。最后,改变土石混合体模型结构参数,如含石量、粒径级配曲线和块石空间方向角等,生成具有特定块石形状的土石混合体随机结构模型并进行可行性验证。验证表明:该法可以重构出具有特定形状特征的块石轮廓,能生成满足计算精度要求的土石混合体随机结构模型,这为后续进行含石量、粒径级配曲线和块石形状等参数对土石混合体材料性能影响规律研究奠定了基础。