0.出發(fā)點

用abaqus做細觀模擬，隨機填充顆粒/纖維是跳不過的坎，網(wǎng)上有很多插件或腳本，技術(shù)鄰也有不少大咖做了些插件，但個人而言更傾向于腳本，雖然插件使用起來方便，不過有時需要根據(jù)具體要求修改模型，此時腳本的靈活性就體現(xiàn)出來了。今天跟大家分享怎么通過python編寫隨機填充骨料的思路：

1. 二維模型，主要是將基體做partition，比較簡單；而做partition用的草圖就需要用python批量生成，操作跟普通CAE界面做partition類似。
2. 三維模型直接用上述方法比較難，此時可以建立多個part，或?qū)⒐橇献鳛橐粋€part跟基體在assembly模塊進行裝配，并巧用Merge/cut功能即可。
3. 網(wǎng)格映射法主要是通過將獲得骨料中的點坐標，把它映射到已畫好結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的另一個part中；這種方法的有點在于施加周期性邊界條件很方便。

1. 普通隨機骨料填充

下面是按照上述思路編寫的2D及3D骨料隨機填充模型，其中二維模型支持圓形、橢圓及多邊形（可定義邊數(shù)），指定粒徑和含量比較方便。

同時，根據(jù)粒徑創(chuàng)建了set，方便后續(xù)賦予材料屬性等操作：

但很多實際問題中，骨料粒徑并不是定值，需要服從一定的分布規(guī)律，如下面是根據(jù)正態(tài)分布生成的模型：

三維模型建立的思路也類似：

2.周期性骨料隨機生成

由于細觀力學的特點，需要通過一定的邊界條件將細觀和宏觀模型連起來，其中常用的就是周期性邊界條件，結(jié)構(gòu)也需要周期性以通過偏移、陣列等當時拼出整個材料。下面是在上述模型基礎上修改的周期性骨料隨機生成模型：

由此可見，通過一定的陣列，完全能拼出整個宏觀模型。下面是三維情況：

在以上周期性模型上施加周期性邊界條件，才算完整的解決了周期性模型問題。怎么施加周期性邊界條件呢？可以在interaction模塊中使用equation，如果模型較大、節(jié)點較多則還需要腳本或插件。

3.網(wǎng)格映射法

如前面所屬，網(wǎng)格映射法生成隨機骨料填充模型有些優(yōu)勢，一定程度上可提高精度，或說結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格好看；但其缺點也比較明顯，當網(wǎng)格長度比較大時很容易導致骨料變形；此外如果參考模型中網(wǎng)格很細的話映射需要較長時間。下面是采用網(wǎng)格映射法建立的模型：

其實是一個part，只是在原來骨料位置建立了單元集合。

下面是三維模型：

圖中可以看到，基體材料邊界上網(wǎng)格是結(jié)構(gòu)化的。

4.后話

其實以上這些技術(shù)含量不高，但比較費時間，特別是“假裝患有強迫癥”的人，有時發(fā)個帖子都需要一整天；除非你正在做類似的項目，特意去做這些反而不值得。有的時候這些資源是收費的，我們購買這些資源并不是因為自己做不了，只是投入的精力可能遠大于跟價錢。

雖然總調(diào)侃說“做仿真的別人都不信，中只有自己信；做實驗的別人都信，只有自己不信”，能做好仿真還是需要很多基礎的，如需要懂理論、材料、CAD軟件以及一些編成語言知識，有時看似很簡單的計算能讓人崩潰到懷疑人生（懷疑三體人的質(zhì)子在作怪??）。但愿所有做仿真的人，能夠從中找到樂趣。

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