在混凝土細觀數值模擬中，粗骨料的分布狀態對其力學性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機分布在混凝土試件內，而實際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會使得密度較大的粗骨料因重力作用發生沉降堆積。現有基于純隨機投放的算法難以真實反映這一物理過程，同時也難以實現工程中常見的較高粗骨料體積占比。

為解決當前混凝土細觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問題，本文提出采用重力堆積算法構建三維多面體粗骨料細觀混凝土模型，并在此基礎上采用ABAQUS進行受壓試驗的數值模擬。該方法能夠更準確地復現實際工程中混凝土試件的內部結構特征，對于細觀尺度下混凝土材料參數的標定及損傷機理研究具有重要的參考價值和指導意義。

混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。模型參數設置方面，根據《混凝土結構設計標準》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強度試驗試件尺寸邊長設置150 mm；根據《建設用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設置，每組設置的粒徑區間及數量應根據混凝土配合比及顆粒級配綜合確定，相關內容可參照《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011及《建設用卵石、碎石》GB/T14685-2011第7.3條顆粒級配篩分試驗；骨料面數、最小邊長等參數可根據工程中采用的骨料真實形態進行極大似然估計確定。

參數設置完成后運行插件，進行三維骨料重力堆積模擬，到達設定的堆積運行時間后，插件自動進行AutoCAD的模型繪制。

AutoCAD模型生成后，將粗骨料、水泥砂漿基體分別導出為iges格式文件。

將導出的文件以部件的形式導入到ABAQUS內，并進行模型的裝配。

水泥砂漿基體部分材料屬性可根據《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》GB/T 17671-2021實測確定。這里采用EasyCDP插件，直接生成抗壓強度等級為20MPa的混凝土損傷塑性材料模型，并將其指派到基體部件上。

在有限元模擬中不考慮粗骨料部件發生破壞，因此其材料僅設置質量密度、楊氏模量、泊松比。

根據《混凝土物理力學性能試驗方法標準》GB/T50081-2019，第5.0.4節第3條，取試件成型時的側面作為承壓面，將模型下表面固定，上表面設置位移載荷。注意在嚴謹的有限元模擬中應設置兩個承壓板，并設置承壓板與試件表面的接觸。

將模型劃分網格，在進行模型網格劃分時，需注意單元尺寸不應大于建模過程中所設定的最小間距與最小邊長二者中的較小值。在本案例中，全局種子尺寸設置為2 mm，整體單元數量約為300萬。此外，插件內置了幾何模型優化算法，從而有效保證了有限元網格的順利生成與質量。

創建作業并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細觀模型受壓模擬結果。