復合材料研究是目前一個較為熱門的方向，復合材料主要分為：①纖維增強復合材料②夾層復合材料③顆粒復合材料④混雜復合材料；對于纖維增強復合材料來說，又分為連續增強復合材料、短纖維增強復合材料。短纖維增強復合材料，其優點在于比強度高、比模量大、可設計性高、耐腐蝕、抗疲勞等，因此成為近年來的研究熱門。

有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布，如果纖維束數量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實現隨機纖維增強復合材料拉伸試樣模型的建立。

接下來對隨機纖維增強復合材料拉伸試樣建模插件進行介紹

一、 算法

此插件核心在于生成不相交的纖維，因此選擇選用解析幾何方法對隨機生成的纖維是否與已經生成的纖維進行相交判斷，有以下兩個難點：

難點一在于纖維是有限長度，轉化為數學模型即為線段之間的最小距離大于二倍纖維半徑，因此應將判斷分為多種情況，①直線之間最短距離為線段之間最短距離，②線段之間最短距離大于直線之間最短距離，由此進行判斷纖維是否相交；

難點二在于如何生成給定纖維體積含量的模型，若直接生成足夠纖維數量的模型，可能會導致纖維體積含量高或低，與預期纖維體積含量有誤差，在此采用不斷逼近的方法，即先生成由體積含量計算的纖維數量，由于纖維還需進行切割，因此此時的纖維體積含量肯定小于預期的纖維體積含量，接下來對此時纖維體積含量與預期纖維體積含量進行比較，若此時纖維體積含量與預期纖維體積含量之差乘試樣總體積大于一個纖維體積，則繼續生成纖維，若此時纖維體積含量與預期纖維體積含量之差乘試樣總體積不足以生成一根纖維，則停止生成。此方法可生成與纖維體積含量及其接近的模型，對纖維長度5，纖維直徑1，體積含量5%進行實驗得出，纖維體積為：476.67，基體體積為9123.54，總體積為9600.21，纖維體積含量為4.96%，誤差極小。

二、 模型

此插件目的在于生成拉伸試樣模型，拉伸試樣模型尺寸如下圖所示，符合JIS K7162-1994：塑料－拉伸特性的試驗方法，JIS K7139-2007：塑料－多用途的試樣、ISO527-2塑料-拉伸性能測定標準

插件生成模型長為170

三、 插件啟動方式

四、 啟動隨機纖維增強復合材料拉伸試樣建模插件，啟動后界面如圖所示

用戶可定義：纖維長度、纖維直徑、纖維體積含量（小數形式）

確認生成之前將Abaqus選至裝配模塊可大大加快生成速度

五、 生成效果

插件可直接生成裝配完成的模型

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