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關(guān)于SHPB數(shù)值模擬的研究已較為深入，模擬優(yōu)勢(shì)主要在于可通過(guò)修正參數(shù)使模擬結(jié)果與實(shí)際一致，以此為基礎(chǔ)對(duì)材料的動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程及更為復(fù)雜的工況進(jìn)行模擬研究，主要研究對(duì)象主要分為混凝土、巖石、金屬、陶瓷等材料，并通過(guò)LS-DYNA中的RHT、HJC、JC、K&C、CSC等材料模型來(lái)模擬上述材料在中高、高應(yīng)變率荷載作用下裂紋擴(kuò)展及損傷規(guī)律，試件往往采用的是均質(zhì)模型。

近年來(lái)，關(guān)于非均質(zhì)模型的研究已取得一些進(jìn)展：

1.《Study of concrete damage mechanism under hydrostatic pressure by numerical simulations》一文中建立了考慮骨料、砂漿的兩相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

2.《3D mesoscopic investigation of the specimen aspect-ratio effect on the compressive behavior of coral aggregate concrete》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

3.《基于三維隨機(jī)細(xì)觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

相比均質(zhì)有限元模型，非均質(zhì)有限元模型的仿真結(jié)果可信度更高，仿真效果更好，與實(shí)際破壞情況更為吻合，該方法具有廣泛的運(yùn)用前景，可用于靜態(tài)力學(xué)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)、爆破領(lǐng)域、建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域等。

在有限元分析中，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞極大程度影響模擬的收斂性，尤其對(duì)于顯式動(dòng)態(tài)分析案例中，為了避免網(wǎng)格畸變導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、計(jì)算結(jié)果不收斂等問(wèn)題，大多采用六面體網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算。因此，本文對(duì)非均質(zhì)纖維混凝土模型分別進(jìn)行了四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格劃分的對(duì)比，并對(duì)該類網(wǎng)格劃分問(wèn)題的步驟進(jìn)行闡述。

步驟一：采用Python、Fortran、APDL等編程語(yǔ)言生成隨機(jī)骨料及纖維，判定骨料與骨料之間，纖維與纖維之間，纖維與骨料之間互不侵入。基于此，生成骨料半徑、中心坐標(biāo)，纖維起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的坐標(biāo)。

步驟二：將坐標(biāo)信息導(dǎo)入ANSYS或ABAQUS中，結(jié)合軟件自帶建模語(yǔ)言進(jìn)行建模及網(wǎng)格劃分，四面體網(wǎng)格可通過(guò)hypermesh進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)格劃分，也可采用自編網(wǎng)格投影法進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，不同方法均存在利弊。六面體網(wǎng)格計(jì)算時(shí)間大量縮短，但骨料形狀為類球體，是否能投影為球體與單元網(wǎng)格尺寸大小有關(guān)，四面體網(wǎng)格計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，劃分形狀與球體基本一致。

步驟三：進(jìn)行材料、單元幅值，開展不同有限元分析。

綜合該段時(shí)間研究，對(duì)該類模型問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，筆者認(rèn)為不同代碼功能不一，運(yùn)算效率不一，難點(diǎn)主要在不同軟件之間的交互銜接，而不單單是細(xì)觀模型的生成，理解思路可發(fā)現(xiàn)，不同編程語(yǔ)言建立的模型都可通過(guò)唯一方式進(jìn)行處理，處理出的模型及網(wǎng)格又可無(wú)損導(dǎo)入ls-dyna，abaqus，flac3d，APDL等有限元軟件中。為使所有代碼都可發(fā)揮因有的功能。本貼相關(guān)源碼及網(wǎng)格映射代碼在主頁(yè)課程中已上架，目的為了節(jié)約初學(xué)者對(duì)于該課題研究的時(shí)間成本，也供大家舉一反三！