在基于ABAQUS開(kāi)展混凝土細(xì)觀力學(xué)模擬時(shí)，數(shù)字化重建技術(shù)是構(gòu)建能夠真實(shí)反映混凝土內(nèi)部多相結(jié)構(gòu)（如骨料、砂漿、界面過(guò)渡區(qū)ITZ及孔隙等）的關(guān)鍵前置步驟。混凝土細(xì)觀模型研究中主流的數(shù)字化重建方法主要分為以下兩類：一是幾何重構(gòu)法，從CT或照片圖像中提取真實(shí)骨料輪廓，通過(guò)AutoCAD等軟件重建混凝土骨料、ITZ幾何模型，再導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行網(wǎng)格劃分；二是圖像映射法，將混凝土高分辨率掃描圖像通過(guò)預(yù)處理將不同材料進(jìn)行顏色區(qū)分后，通過(guò)ABAQUS插件直接轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格單元，并依據(jù)圖像顏色差異劃分材料相。本案例介紹混凝土細(xì)觀模型的幾何重構(gòu)法，圖像映射法將在下篇文章中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

 

首先對(duì)混凝土細(xì)觀的掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，明確區(qū)分骨料（黑色）與水泥砂漿材料（白色），然后通過(guò)批量圖像邊界軟件提取界面過(guò)渡區(qū)（紅色）。在進(jìn)行邊界提取時(shí)，提取維度選擇二維，邊界附著選擇黑色（即附著在骨料上），邊界顏色可設(shè)置為白色，方便下一步的CAD導(dǎo)入，本案例通過(guò)二次加厚處理兩次，將過(guò)渡區(qū)厚度設(shè)置為三個(gè)像素寬度。

 

采用CAD圖像導(dǎo)入插件分別導(dǎo)入邊界提取前后的圖片，形成ITZ外邊界及骨料邊界的CAD線條圖。插件導(dǎo)入CAD后的模型尺寸與圖片分辨率一致，需在CAD內(nèi)進(jìn)行模型縮放以達(dá)到實(shí)際的模型尺寸，例如圖片分辨率是500×500 px，實(shí)際的模型尺寸為150×150 mm，則需要進(jìn)行的縮放比例為：150/500。

 

CAD模型處理完成后，將骨料、ITZ、砂漿圖分別另存為dxf格式文件，并以草圖的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)，然后在ABAQUS中使用導(dǎo)入的草圖建立相應(yīng)的部件。

 

將各部件裝配，并采用EasyCDP Mortar&ITZ插件設(shè)置砂漿及ITZ的混凝土損傷塑性材料參數(shù)。

 

設(shè)置分析步、載荷、對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用CDED插件設(shè)置混凝土開(kāi)裂。

 

提交作業(yè)完成模擬分析。

 

后續(xù)也可通過(guò)SpectrumColor插件對(duì)云圖進(jìn)行美化處理，實(shí)現(xiàn)更專業(yè)的結(jié)果云圖。