本发明涉及沥青路面仿真，具体涉及一种基于凸包算法的路面内部状况仿真方法及系统。
背景技术：
1、沥青路面是交通运输以及道路工程领域重要的研究对象，沥青路面受力复杂，材料性能影响大，通车后影响因素多内部状况隐蔽难检测以及服役时间难预测。仿真手段成为研究沥青路面的主流方法，其中离散元方法可以基于材料的力学特性从微观层面直观模拟沥青路面内部力学响应及病害劣化机理。在构建沥青路面离散元模型时，为得到更精确的模拟结果，往往需采用更接近真实粗集料形状的颗粒。为提高模型的计算效率，二维离散元模型比三维模型更有优势，然而生成二维粗集料模板时，存在计算效率低，算法原理复杂等问题。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，所述方法包括：
2、s1、根据沥青路面各结构层的厚度和级配确定各档集料在各结构层的颗粒个数；
3、s2、使用二维凸包算法在所述沥青路面各结构层中随机生成颗粒总数对应的凸多边形；
4、s3、基于所述各档集料的颗粒大小，采用外接圆碰撞检测算法对所述凸多边形进行尺寸缩放，得到调整后的凸多边形；
5、s4、将所述调整后的凸多边形分别放入不同autocad图层，生成.dxf文件；
6、s5、将所述.dxf文件导入pfc作为粗集料模板，基于所述粗集料模板构建二维多层沥青路面离散元模型，使用所述二维多层沥青路面离散元模型对沥青路面包含不规则多边形粗集料的状况进行仿真，得到接近真实的路面内部状况。
7、可选的，所述s1中，根据沥青路面各结构层的厚度和级配确定各档集料在各结构层的颗粒个数的具体方法包括：
8、根据沥青路面各结构层的厚度和级配按面积折算确定各档集料在各结构层的颗粒个数。
9、可选的，所述s2中，使用二维凸包算法在所述沥青路面各结构层中随机生成颗粒总数对应的凸多边形的方法具体包括：
10、在所述沥青路面各结构层尺寸范围内随机生成有限点集n；
11、根据所述有限点集n的有限个极点作为凸多边形的顶点，构成二维凸多边形。
12、可选的，所述s3中，基于所述各档集料的颗粒大小，采用外接圆碰撞检测算法对所述凸多边形进行尺寸缩放，得到调整后的凸多边形的方法具体包括：
13、遍历所有凸多边形，得到每个凸多边形的任意两点间距离；
14、以任意两点间最大距离为外接圆直径，任意两点间连线中心为圆心生成凸多边形的外接圆；
15、根据所述各档集料所占个数对凸多边形与所述外接圆按照各档集料的粒径大小进行缩放，得到调整后的凸多边形。
16、可选的，对所述缩放后的外接圆使用外接圆碰撞检测算法，使得所述缩放后的外接圆与所述凸多边形不发生重叠。
17、可选的，所述s4中，将所述调整后的凸多边形分别放入不同autocad图层，生成.dxf文件的方法具体包括：
18、删除所述缩放后的外接圆；
19、将所述调整后的凸多边形分别放入不同autocad图层，生成的凸多边形个数与图层个数保持一致；
20、将生成的凸多边形以.dxf文件格式进行存储。
21、本发明还公开一种基于凸包算法的路面内部状况仿真系统，所述系统包括：集料确定模块、凸多边形生成模块、多边形缩放模块、存储模块和路面状况仿真模块；
22、所述集料确定模块用于根据沥青路面各结构层的厚度和级配确定各档集料在各结构层的颗粒个数；
23、所述凸多边形生成模块用于使用二维凸包算法在所述沥青路面各结构层中随机生成颗粒总数对应的凸多边形；
24、所述多边形缩放模块用于基于所述各档集料的颗粒大小，采用外接圆碰撞检测算法对所述凸多边形进行尺寸缩放，得到调整后的凸多边形；
25、所述存储模块用于将所述调整后的凸多边形分别放入不同autocad图层，生成.dxf文件；
26、所述路面状况仿真模块用于将所述.dxf文件导入pfc作为粗集料模板，基于所述粗集料模板构建二维多层沥青路面离散元模型，使用所述二维多层沥青路面离散元模型对沥青路面包含不规则多边形粗集料的状况进行仿真，得到接近真实的路面内部状况。
27、可选的，所述多边形缩放模块包括两点间距离获取子模块、外接圆生成子模块和多边形调整子模块；
28、所述两点间距离获取子模块用于遍历所有凸多边形，得到每个凸多边形的任意两点间距离；
29、所述外接圆生成子模块用于以任意两点间最大距离为外接圆直径，任意两点间连线中心为圆心生成凸多边形的外接圆；
30、所述多边形调整子模块用于根据所述各档集料所占个数对凸多边形与所述外接圆按照各档集料的粒径大小进行缩放，得到调整后的凸多边形。
31、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
32、本发明基于python语言，采用凸包算法与外接圆碰撞算法生成二维沥青路面离散元模型的粗集料模板，提高了沥青路面离散元模型中粗集料模板的生成效率，降低了fish语言的编写难度。
1.一种基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述s1中，根据沥青路面各结构层的厚度和级配确定各档集料在各结构层的颗粒个数的具体方法包括：
3.根据权利要求1所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述s2中，使用二维凸包算法在所述沥青路面各结构层中随机生成颗粒总数对应的凸多边形的方法具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述s3中，基于所述各档集料的颗粒大小，采用外接圆碰撞检测算法对所述凸多边形进行尺寸缩放，得到调整后的凸多边形的方法具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，对所述缩放后的外接圆使用外接圆碰撞检测算法，使得所述缩放后的外接圆与所述凸多边形不发生重叠。
6.根据权利要求5所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述s4中，将所述调整后的凸多边形分别放入不同autocad图层，生成.dxf文件的方法具体包括：
7.一种基于凸包算法的路面内部状况仿真系统，所述系统应用权利要求1-6任一项所述的路面内部状况仿真方法，其特征在于，所述系统包括：集料确定模块、凸多边形生成模块、多边形缩放模块、存储模块和路面状况仿真模块；
8.根据权利要求7所述的基于凸包算法的路面内部状况仿真系统，其特征在于，所述多边形缩放模块包括两点间距离获取子模块、外接圆生成子模块和多边形调整子模块；
