纖維混凝土的案例
纖維混凝土 XFEM 案例教學?（含視頻教學+纖維腳本） ￥19.98
1、 引言?
本案例借助擴展有限元法（XFEM），深入探究纖維混凝土在受力狀態下的裂縫擴展特性及力學響應規律。通過構建合理的有限元模型，并運用 XFEM 處理裂縫問題，實現對纖維混凝土復雜力學行為的高精度模擬，最終完成對裂縫擴展過程及力學性能的分析與研究。?
2、 幾何模型與材料參數?
（1） 模型構建?
建立三維實體模型來模擬纖維混凝土試件，混凝土試件尺寸設定為 200×120×1000，單位：mm，實際應用中需依據具體試驗場景和需求設定準確參數）。在建模過程中，充分考慮纖維的隨機分布特性，可采用特定的算法或方法在模型中植入纖維，以更真實地反映纖維混凝土的實際結構。?
（a）混凝土 （b）纖維
（c）墊塊 （d）裂紋
圖1 纖維混凝土部件
（2） 材料屬性?
分別定義混凝土和纖維的材料參數。對于混凝土，需明確其彈性模量、泊松比、抗拉強度、密度、斷裂能等力學參數，以及導熱系數、比熱容等熱物理參數（若涉及熱 - 力耦合分析）。
對于纖維材料，要確定其彈性模量、抗拉強度、密度、直徑和長度等參數。此外，還需定義纖維與混凝土之間的界面屬性，如界面粘結強度、界面摩擦系數等，以準確模擬纖維與混凝土之間的相互作用。?
3、 XFEM 原理應用
基于 XFEM 的基本原理，在模型中引入裂縫單元。XFEM 通過富集函數來描述裂縫附近的位移場，能夠在不重新劃分網格的情況下準確模擬裂縫的萌生、擴展和分叉等復雜過程。對于纖維混凝土，需考慮纖維對裂縫擴展的抑制作用，在 XFEM 的理論框架下，將纖維的增強效果納入模型計算中。?
4、 分析步設置?
（1） 分析類型?
分析類型設定為靜力 - 通用分析步，設定分析時間長度為1 ，同時啟用幾何非線性以考慮結構的大變形效應。
展開 CAD纖維混凝土2D插件 纖維混凝土建模 ￥699
功能說明
插件可在AutoCAD軟件內生成二維纖維混凝土模型，模型可導入COMSOL、Abaqus、ANSYS等有限元軟件內，用于纖維混凝土的仿真模擬。
插件生成的纖維混凝土模型包括骨料、界面過渡區（ITZ）、纖維、孔隙、砂漿基體等部分，且每部分分圖層進行繪制，方便分別導入到其他軟件內。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
樣圖下載
纖維混凝土2D樣圖.rar
ABAQUS纖維混凝土細觀模型基于梁單元建模
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型，并將纖維及長方體試件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及試件分別設置材料屬性，其中纖維設置為梁截面并采用圓形剖面，且對梁方向進行指派。
建立剛體加載板并與纖維混凝土細觀模型進行裝配，并設置相互作用。
對纖維混凝土并進行網格劃分，并將上部施加豎向位移進行加載。
創建并提交作業，查看結果。
導出荷載位移曲線。
展開 強震區跨斷層隧道纖維混凝土襯砌抗震效果分析
2）由主應力分析可得，相較于二襯結構采用素混凝土材料，采用纖維混凝土材料后其主應力有所增大。當二襯結構采用SFRC時最大、最小主應力分別增大了26.14%，19.77%；當二襯結構采用SBHFRC時，最大、最小主應力分別增大了3.33%，2.17%。
3）由剪切應力分析可得，相較于二襯結構采用素混凝土材料，采用纖維混凝土后其最大剪切應力有所增大。當二襯結構采用SFRC時，其最大剪切應力提高了20.91%；當二襯結構采用SBHFRC時，其最大剪切應力提高了2.32%。
4）由結構的安全系數分析可得，相較于二襯結構采用素混凝土材料，當采用纖維混凝土二襯結構后安全系數有明顯提升，SFRC襯砌抗震效果增值在45.47%~59.72%之間，SBHFRC襯砌抗震效果增值在49.69%~54.74%之間。
展開 
Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現的方式，這極大的節省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內的方式。可實現多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 ANSYS Workbench纖維混凝土3D
在ANSYS Workbench建立三維纖維混凝土模型可采用CAD隨機幾何3D插件建模后導入，模型包含球體粗骨料、圓柱體長纖維、水泥砂漿基體等不同組分。
在CAD隨機幾何3D插件內設置模型參數后運行，即可在AutoCAD內建立三維纖維混凝土模型，插件支持任意多組纖維或骨料的尺寸設置，可滿足不同級配的纖維混凝土模型。
在CAD內將模型導出為IGES格式文件，并導入到ANSYS Workbench內。可對幾何結構進行編輯，分圖層批量賦值材料屬性等。
在分析系統內對纖維混凝土模型進行后續的模擬。
CAD隨機幾何3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1873573
展開 Abaqus端鉤纖維混凝土建模教程
模型預覽
本案例為Abaqus內建立的包括多面體骨料、端鉤纖維、長方體砂漿基體在內的三相纖維混凝土細觀模型。本案例僅提供一種端鉤纖維混凝土的參數化建模方案，生成Abaqus三維纖維混凝土幾何模型，并未涉及材料屬性、分析步、載荷等有限元模擬內容。
建模教程
1.采用CAD多面體骨料及端鉤纖維3D插件設置模型參數，在AutoCAD內建立端鉤纖維及混凝土骨料模型，模型共包含三個圖層，分別為端鉤纖維、多面體骨料、外側基體。
2.將端鉤纖維、多面體骨料、外側長方體基體分別導出為iges格式，具體操作為在AutoCAD內選擇文件-輸出-其他格式，然后選擇需要導出的對象，并回車確認。
3.打開Abaqus CAE，通過文件-導入-部件，將三份iges文件分別導入到Abaqus內。
4.對三份部件進行裝配，即可獲得完整的端鉤纖維混凝土模型。
5.可對手動對模型進行網格劃分等操作，繼續進行下一步的有限元仿真模擬。
CAD多面體骨料及端鉤纖維3D建模插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1939674
展開 ABAQUS纖維骨料ITZ孔隙細觀混凝土模型
本案例介紹在ABAQUS內建立包含骨料、界面過渡區、纖維、孔隙在內的多相材料二維纖維混凝土細觀模型。
采用CAD纖維混凝土2D插件在AutoCAD內建立二維纖維混凝土模型，纖維混凝土模型的不同組分已分圖層進行繪制，需要對不同圖層內容分別另存為dxf文件。
在Abaqus內將建立的模型文件以草圖的形式分別導入，這里只展示骨料草圖內容。
通過草圖建立二維部件模型，這里展示的是纖維部件。
其中界面過渡區部件需要將直接導入的過渡區與骨料進行一次切割幾何完成。
將各個部件裝配為整體，將模型中的孔隙部分進行挖除。
可對模型中的不同部分分別設置材料。
展開 ABAQUS纖維混凝土沖擊破壞三維模型
纖維混凝土作為土木工程領域常用的復合材料具備良好的抗裂性及抗沖擊性能，纖維混凝土在荷載下的破壞行為及本構關系對其應用范圍具有重要影響。本案例通過AutoCAD隨機三維纖維插件建立隨機投放的圓柱體纖維模型，并將模型導入ABAQUS內，通過混凝土損傷塑性力學模型，研究沖擊荷載作用下鋼纖維混凝土的破壞情況。
在AutoCAD軟件內，采用CAD 隨機三維纖維V1.1插件建立隨機投放的圓柱體實體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及基體部件分別設置材料，基體部分設置混凝土損傷塑性模型(CDP)，纖維部分設置為鋼材。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。
添加動力，顯式分析步，并設置相互作用，通過參考點創建耦合約束，設置加載板與試件的接觸。
將下板設置為固定約束，上板添加豎向位移。
對纖維混凝土模型劃分網格。
創建并提交作業，查看結果。
展開 三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型/細觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
簡單三維球體細觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲在骨料數據庫中，進行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數據轉化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進行相應的判斷。只需要生成隨機的纖維，用纖維端點坐標與骨料球心坐標，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區域已經大大縮小了。如下圖所示，當纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。可能會說，即使這樣纖維仍然還會有很多的區域可以投放，但混凝土中存在著成百上千甚至上萬個的骨料，投放纖維之前遍歷已有骨料的坐標后，再按照這樣局限的方法進行判斷，纖維存在的區域勢必大大降低，生成出來的纖維分布狀態并不樂觀。
展開 ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度）
亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響
開展帶預制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實際跨距L = 440 mm，試驗加載支座范圍內有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
展開 
ABAQUS多尺度纖維增強混凝土二維建模
也可在保證骨料及纖維分布不變的情況下，單獨調整孔隙分布，以研究孔隙率等變化對纖維增強混凝土性能的影響。
COMSOL隨機纖維 纖維混凝土建模
先看一下網格劃分后最終的模型圖：
在COMSOL內建立纖維模型可采用CAD導入的方式，這里有可以直接使用的CAD纖維建模插件，可一鍵式生成所需要的纖維模型。
模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備COMSOL導入。
打開comsol，在幾何菜單下選擇導入，選擇.sat文件導入即可。
模型包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。
當然采用插件也可以生成其他形式的COMSOL隨機幾何模型。如COMSOL模擬巖石的節理、短纖維混凝土等。
在本教程中所用到的插件下載：
CAD_隨機三維纖維插件
展開 一座2.4米高的碳纖維混凝土雕塑落成
雕塑由兩個紡織混凝土外殼組成，高度為2.4米，壁厚為20毫米。它采用碳纖維增強材料加固而成，與杜塞爾多夫藝術家ThomasSchnauer獨家合作。
在Con-Textures雕塑項目中，RWTH亞琛大學InstitutfürTextiltechnik教授Thomas Gries博士在碳纖維混凝土領域的最新研究成果，簡稱ITA，迎合視覺藝術家ThomasSchnauer的創新驅動。
Schnauer創造了由混凝土制成的自由曲面雕塑，厚度為20毫米，高度可達5米。它們對應于空間中的花絲表面，包括景觀，風，波浪，落葉瀑布，雨水等。在ADD-ITC，其中一件雕塑以1：2的比例亮相。
這些雕塑具有明顯的混凝土材料特性，是當今功能性景觀設計中最基本的材料之一。由于纖維增強混凝土的技術創新，雕塑的形狀可以與混凝土完全不同。藝術家ThomasSchnauer對材料紡織混凝土的掐絲可能性特別感興趣，他能夠用僅20毫米的薄雕塑墻來接近它的極限。
從藝術家的角度來看，ITA通過其多年的紡織混凝土歷史，使自己成為理想的合作伙伴：使用紡織鋼筋混凝土是該研究所最重要的研究領域之一。
藝術和科學一直被視為對立的，幾乎互補的學科。Con-Textures項目當然會采取相反的策略。偉大的科學家和哲學家談論美，真，善的統一并非毫無意義。
Con-Textures的目標群體是任何對藝術都有親和力的人。雕塑有三種不同的尺寸。它現在可以在市場上買到，并將由杜塞爾多夫畫廊Engelage-Lieder銷售。最大的雕塑，高度超過五米，將被放置在公共場所。
（來源：JEC）
展開 Abaqus 隨機裂縫 纖維混凝土建模
在abaqus內建立隨機裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機纖維圖導入到abaqus的方式。使用CAD隨機纖維2D插件在AutoCAD內生成所需要的模型圖。
將CAD文件另存為.dxf格式。
打開abaqus選擇導入-草圖，將之前保存的dxf文件導入到abaqus草圖內。
復制草圖，并刪除纖維，只保留長方形外框，建立與模型大小一致的二維部件。
通過創建分區選擇第一張草圖將長方體幾何部件進行分區。
建模中所采用的插件下載：
CAD隨機纖維2D插件
