(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210809279.2 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430063 湖北省武汉市珞狮路12 2号 (72)发明人 程壮　徐东升　范小春　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 黎扬鹏 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06V 10/82(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 三维颗粒材料接触力链检测方法、 系统、 装 置及存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种三维颗粒材料接触力链 检测方法、 系统、 装置及存储介质。 该方法通过 获 取颗粒材料在每个加载阶段的颗粒位移数据以 及每个加载阶段前后试样的接触网络数据； 接 着， 建立颗粒材料的图神经网络模型， 并通过离 散元数据训练所述图神经网络模型； 然后， 通过 将所述颗粒位移数据和所述接触网络数据输入 到训练好的图神经网络模型， 预测所述颗粒材料 的接触力链。 通过该方法能够为加载试验中获取 大样本三维硬颗粒体系接触力链提供了有效方 法， 本发明可广泛应用于颗粒物质力学研究技术 领域内。 权利要求书2页 说明书9页 附图7页 CN 115311208 A 2022.11.08 CN 115311208 A 1.一种三维颗粒 材料接触力链检测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取颗粒材料在每个加载阶段的颗粒位移数据以及每个加载阶段前后试样的接触网 络数据； 建立颗粒 材料的图神经网络模型， 并通过离 散元数据训练所述图神经网络模型； 通过将所述颗粒位移数据和所述接触网络数据输入到训练好的图神经网络模型， 预测 所述颗粒 材料的接触力链。 2.根据权利要求1所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述获取颗粒 材料在每个加载阶段 的颗粒位移数据以及每个加载阶段前后试样的接触网络数据这一步 骤， 包括： 获取所述颗粒 材料在不同变形状态的CT图像； 对所述CT图像进行处理， 得到颗粒材料在每个加载阶段的颗粒位移数据以及每个加载 阶段前后试样的接触网络数据。 3.根据权利要求2所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述对所述CT 图像进行 处理， 得到颗粒材料在每个加载阶段的颗粒位移数据以及每个加载阶段前后试样 的接触网络数据这 一步骤， 包括： 对所述颗粒 材料的CT图像进行二 值化处理， 得到二 值图像； 通过分水岭算法对所述 二值图像进行处 理， 得到所述颗粒 材料的分水岭线二 值图像； 将所述二值图像和所述分水岭线二值图像进行逻辑操作， 获取颗粒材料的粒间接触区 域和每个颗粒的区域； 根据所述颗粒材料的粒间接触区域和所述每个颗粒的区域， 进行数字 图像逻辑运算， 得到颗粒材料在每个加载阶段 的颗粒位移数据以及每个加载阶段前后试样的接触网络数 据。 4.根据权利要求1所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述离散元数 据通过以下步骤获取： 建立颗粒 材料的离散元模型； 通过所述颗粒位移数据和所述接触网络数据对所述离 散元模型进行参数 校准； 通过校准过的离 散元模型模拟颗粒 材料在加载 过程的力学 行为， 得到 离散元数据。 5.根据权利要求4所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述离散元模 型包括Hertz接触模型和球形颗粒和粘 结接触模 型， 所述Hertz接触模 型用于模拟 颗粒材料 间的相互作用， 所述粘结接触模型拟柔 性乳胶膜的约束作用。 6.根据权利要求1所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述预测所述 颗粒材料的接触力链， 包括： 通过所述图神经网络模型， 根据所述颗粒位移数据和所述接触网络数据， 批量预测不 同加载阶段 结束时颗粒 材料的接触力链。 7.根据权利要求1 ‑6任一项所述的三维颗粒材料接触力链检测方法， 其特征在于， 所述 检测方法还 包括： 通过线性感知器对所述颗粒 材料的离散元数据进行 更新。 8.一种三维颗粒 材料接触力链检测系统， 其特 征在于， 包括： 第一模块， 用于获取颗粒材料在每个加载阶段的颗粒位移数据以及每个加载阶段前后权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311208 A 2试样的接触网络数据； 第二模块， 用于建立颗粒材料的图神经网络模型， 并通过离散元数据训练所述图神经 网络模型； 第三模块， 用于通过将所述颗粒位移数据和所述接触网络数据输入到训练好的图神经 网络模型， 预测所述颗粒 材料的接触力链。 9.一种三维颗粒 材料接触力链检测装置， 其特 征在于， 包括： 至少一个处 理器； 至少一个存 储器， 用于存 储至少一个程序； 当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行， 使得所述至少一个处理器实现如权 利要求1‑7中任一项所述的三维颗粒 材料接触力链检测方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其中存储有处理器可执行的指令， 其特征在于， 所述处 理器可执行的指 令在由处理器执行时用于实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的三 维颗粒材 料接触力链检测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311208 A 3