圖 1. 插件GUI界面（可輸入基體尺寸，纖維直徑，長度，纖維體積分數，短纖維/連續纖維，設置纖維方向）

一、纖維拓撲形態的定義

    為適應不同分析層次的需求，插件將纖維的幾何拓撲與空間取向解耦。通過Fibre Form選項可切換短纖維與連續纖維兩種模式。

    當選用連續纖維時，程序調用超限切削邏輯：先在計算基體尺寸后，使纖維初始生成時超出邊界，隨后通過全局布爾運算切除外部多余幾何體。這一處理方式使得所有纖維端面與基體表面具備一致的平齊度，避免了切割面階差對周期性網格對齊造成的影響。

圖 2. 連續纖維（左圖）和短纖維（右圖）周期性單胞

二、纖維空間分布算法

    插件內置了兩種空間拓撲分布方式：

• 正交約束排布：控制纖維沿指定的X、Y或Z方向對齊，適用于單向板類RVE的構建；
• 三維隨機分布（Random 3D）：采用球面投影與隨機變量正弦變換生成取向向量，保證空間方向無統計偏置。通過干涉檢測算法，在較高體積分數條件下仍能保持一定的生成成功率。

圖 3. 沿X方向連續纖維分布（左圖）和隨機方向連續纖維分布（右圖）周期性單胞

三、布爾運算的容差處理

    針對ACIS引擎在絕對平行條件下布爾運算易失敗的問題，程序中引入了非穩態判定與自適應微擾機制。當執行X/Y/Z方向的正交對齊切削時，若檢測到幾何容差逼近臨界值，程序向纖維軸向注入極小幅度的方向偏移。該偏移量低于網格特征尺寸，對力學行為的影響可忽略，但能夠打破幾何引擎的平行死鎖狀態，使布爾運算順利完成。

圖 4. 四面體網格劃分效果：左圖為纖維絲，右圖為單胞

四、插件使用方法

4.1. 將插件文件夾復制至Abaqus插件目錄abaqus_plugins，例如：

D:\ABAQUS2023\product\win_b64\code\python2.7\lib\abaqus_plugins

4.2. 啟動Abaqus，無需預先創建模型。點擊Plug-ins → Periodic RVE Generator，在界面中依次設置：

• Matrix Dimensions：輸入基體長、寬、高；
• Fibre Parameters：指定目標體積分數（0~1）、纖維直徑及長度范圍；
• Fibre Form & Orientation：選擇纖維形態（短纖維/連續纖維）及排布方向（X/Y/Z或Random 3D）。
• 點擊OK后，插件自動完成幾何建模、布爾切削、材料截面分配、Element Set分組。

圖 5. 插件GUI交互頁面

五、獲取與授權說明

• X、Y、Z方向的短纖維及連續纖維生成功能完全開放，無需額外授權。
• Random 3D三維隨機分布功能采用機器碼授權機制。首次在未激活狀態下運行該功能時，Abaqus信息提示區將顯示當前電腦的機器碼。

圖 6. 消息區彈出機器碼截圖

      如需使用Random 3D功能，可將機器碼通過后臺發送，有條件獲取對應的license.key文件。將該文件放入插件目錄并重啟Abaqus后，功能限制解除。

      基礎版本插件獲取方式：點贊 + 推薦 + 關注公眾號，后臺私信回復 「RVE插件」，即可免費領取基礎版安裝包和詳細使用教程。