孔隙的案例
AF多尺度孔隙處理軟件2D ￥96
孔隙特征
材料的孔隙特征又稱為孔隙結構，一般是指材料內部的孔隙率、孔隙大小、孔隙形狀、分布模式、數量、連通性等特征。如在巖石中，孔隙是流體的基本通道，同樣也是影響巖石力學性能的關鍵因素；在消音材料中，孔隙是能量耗散的主要因素；在混凝土中，微觀孔隙的存在是影響離子滲透進而影響耐久性能的重要原因。因此在模擬中孔隙特征的研究尤為重要。
一般的研究僅局限于孔隙率單一因素的影響，而忽視了孔隙的其他特征參數。AF多尺度孔隙處理軟件2D可在確保孔隙率不變的前提下，基于實際的孔隙圖像，進行孔隙的多尺度處理。
在工程實際中，一種材料的孔隙率參數易于測得，而材料的其他孔隙特征是難以測算的。針對這兩方面的問題，AF多尺度孔隙處理軟件2D采取指定孔隙率加材料圖片處理模式來進行生成多尺度孔隙圖片。具體而言，針對已知的孔隙率，軟件在進行孔隙處理中可保證孔隙率為定值，基本不發生改變，這樣就可控制孔隙率參數不變，研究孔隙的其他特征參數對材料性能的影響。而針對難以衡量的孔隙其他特征參數，如孔隙喉道、孔隙峰度、孔隙連通等特征，軟件采用基于圖像的處理模式，可在最大程度上保留原有的孔隙特征。對于黑白的二值圖片，軟件還提供自適應孔隙率測算功能，識別模式為白色為孔隙。
以下為處理文獻圖片的處理樣圖：
處理后的文件可進行有限元模型的建立，如COMSOL、ANSYS、Abaqus多尺度孔隙結構模型等：
說明提醒
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展開 adina中的“孔隙”資料
Poreflow load（ADINA-Structures理論手冊的的第518頁解釋）
孔隙介質中的孔隙流體流量可以用poreflow荷載給定，查看3.12節獲得更多的關于孔隙介質分析的信息。
流量可以是集中的（也就是說直接施加在節點），可以是分布的（也就是說施加在2d和3d單元的邊界上）
孔隙介質formulation（ADINA-Structures理論手冊的的第397-頁解釋）
孔隙介質formulation應用在受靜力和動荷載作用的孔隙結構上，它涉及了在孔隙實體和從孔隙實體骨架中穿過的孔隙流體的相互作用。
多孔介質公式只能運用在2d和3d實體單元上，這些單元在它們的角節點處含有孔隙壓力變量。
孔隙壓力被認作為除位移以外的自變量，除位移、速度、應力和其它結果外，孔隙壓力也能夠由ADINA輸出。
孔隙介質模型執行了如下面詳細說明的全耦合公式。
ADINA孔隙介質公式基于以下假設：孔隙流體是不可壓縮或者輕微可壓縮的；孔隙實體骨架是充滿孔隙流體的；穿越孔隙實體的孔隙流體流動符合達西定律。與比奧固結理論的假設條件保持一致。
在孔隙介質公式下，不排水分析（靜態孔隙流動）、固結分析或膨脹分析（流經孔隙實體骨架的孔隙流體）能夠進行。
在孔隙結構的分析中，ADINA中的所有非線性公式（小位移/小應變，大位移/小應變和大位移/大應變）都能夠運用。材料非線性公式能被小位移/小應變公式能夠運用，TL公式使用對大位移/小應變，ULH公式使用對大位移/大應變。
展開 CAD隨機孔隙3D插件 V1.1版本 ￥199
插件介紹
CAD隨機孔隙3D插件可用于在AutoCAD內生成超高孔隙率的隨機孔隙。
插件可以指定生成基體的尺寸信息、孔隙分布的區域、孔隙的類型、尺寸、孔隙率以及孔隙間的間距等信息。生成的孔隙模型可導入COMSOL、ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件內進行模擬計算，也可用于科研領域多孔結構論文圖片的繪制。
孔隙模型
采用CAD隨機孔隙3D插件可生成隨機分布的立方體或球體孔隙，通過指定孔隙的分布范圍可限制孔隙與基體表面是否接觸，也可控制孔隙間距實現不同的材料模型。
說明提醒
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對插件如有其它需求及改進建議歡迎提出。
模型下載
隨機微觀多孔材料下載：（AutoCAD2022：dwg格式）
AbyssFish隨機孔隙.rar
更新日志
AbyssFish 淵魚
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2022/11/16 V1.0 版發布
1、插件發布，實現隨機孔隙生成功能。
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2022/11/23 V1.1 版發布
1、新增孔隙生成范圍控制功能
2、新增球體孔隙生成功能
3、新增孔隙間間距控制功能
4、優化程序
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展開 CAD隨機孔隙3D插件 ￥199
插件介紹
CAD隨機孔隙3D插件可用于在AutoCAD內生成指定孔隙率的三維長方體幾何實體，形成多孔結構。插件生成的CAD文件可導入Abaqus、Comsol、ANSYS Workbench、LS DYNA等有限元軟件內進行模擬分析計算。
插件可指定帶有微觀隨機孔隙基體材料的尺寸，可設置不同的孔隙尺寸及孔隙率的大小。基體材料可達到超高孔隙率，孔隙形狀是立方體，微觀孔隙在基體內處于隨機分布狀態。
模型預覽
插件生成的細觀多孔基體材料如下圖所示：
在AutoCAD內稍作修改可使得孔隙更圓滑：
模型下載
隨機微觀多孔材料下載：（AutoCAD2022：dwg格式及sat格式）
AbyssFish隨機孔隙材料3D.rar
說明提醒
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對插件如有其它需求及改進建議歡迎提出。
2022/11/23 更新：
新版發布
CAD_隨機孔隙3D_V1.1
展開 
COMSOL孔隙-單裂隙介質注漿擴散模型 ￥40
<ul><li class="ql-align-justify">研究目的：利用COMSOL Multiphysics 軟件建立了受注礫巖層的孔隙－單裂隙介質數值模型，分析了帷幕墻的注漿效果。</li><li class="ql-align-justify">模型簡介：將注漿層位礫巖含水層視為孔隙－單裂隙介質，建立40 m×30 m 的孔隙－單裂隙介質數值模型，布置1 個注漿孔和一條單裂隙。單裂隙長度為20 m，裂隙開度為5 mm，注漿孔孔口設置為定壓力邊界，注漿孔直徑為152 mm。模型上下邊界為無流動邊界，左右邊界為定水頭邊界。</li><li class="ql-align-justify">計算參數：孔隙介質的滲透率為k = 4. 071 ×10E-12m2。礫巖物理力學性質測試實驗中得到其孔隙率為18. 5%，故數值模型中取孔隙介質的孔隙率為15%。按照現場注漿壓力的范圍，數值模型中的注漿壓力p 分別取5MPa，根據注漿層位礫巖含水層的埋深情況，模型的靜水壓力p0取2. 0 MPa。
展開 材料孔隙、氣泡表征方法，蒙特卡洛隨機刪除單元網格，均勻刪除網格，指定SET集合刪除網格 ￥38
通常在制備過程中，復合材料中存在一些孔隙、氣泡等。為了表征這些因素對材料性能的影響，因此開發了一套PYTHON腳本，將劃分好網格的單元進行刪除。在模型中，認為這些刪除的單元是體系中的孔隙以及氣泡。
代碼1.全局均勻施加孔隙效果圖
代碼2.全局隨機施加孔隙效果圖
代碼3.設置SET集合，在SET集合中抽取孔隙，例如細觀織物基體中施加孔隙，或者在纖維束中施加孔隙
三種代碼如下
微納米孔隙滲流及細顆粒遷移運動 ￥1500
本案例首先基于圖像處理方法將SEM二維掃描圖像的孔隙模型進行了提取，如圖1所示。將提取的孔隙網絡模型導入有限元軟件中進行滲流模擬，模擬結果如圖2所示。
圖1 二維孔隙網絡模型，圖中藍色部分為孔隙部分，紅色部分為巖體部分
圖2 孔隙滲流場及孔隙內細顆粒遷移運動過程
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流！
降低航空發動機環境障涂層孔隙率
圖2 內、外壓力的變化對驅動力及能量曲線的影響規律
綜上所述：涂層中復雜、不規則的孔隙結構是造成熔體自發浸滲困難的主要因素之一。通過調節孔隙內外壓力的方法能夠在一定程度上克服由孔隙擴張結構和潤濕性差引起的浸滲阻力，該方法應用于調控熔體在復雜孔隙內的浸滲深度具有熱力學可行性。
Abaqus隨機骨料過渡區孔隙三維網格插件：Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) ￥998
插件介紹
Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus內參數化建立包含水泥漿基體、粗細骨料、界面過渡區（ITZ）、孔隙在內的多相材料混凝土細觀背景網格模型。
模型說明
插件采用材料映射單元的方式，將不同相材料賦值到網格單元，實現三維混凝土細觀有限元模型。
插件建立的模型中包含5個Set，從1~5分別對應水泥基體、大粒徑骨料、小粒徑骨料、孔隙、界面過渡區。
插件通過指派五種材料，實現完整的模型，插件生成的材料屬性均為空，需要用戶自行設置或替換。
模型中的骨料及孔隙均為球體形狀，界面過渡區包裹在骨料外側。
注意，插件僅完成了幾何部件的網格劃分及材料截面指派，并未指定材料屬性、分析步、載荷等，此部分內容需要用戶根據模擬內容自行設置。
參數說明
Length、Width、Height：設置模型的長寬高尺寸，分別對應坐標軸x， y，z方向。單位全局統一即可。
Element size：單元尺寸。插件劃分立方體單元，形成體素模型，因此模型的長寬高需要同時為單元尺寸的整數倍。
Max/Min Aggregate D：大粒徑或小粒徑的球體骨料直徑尺寸范圍。
Pore D：球體孔隙的直徑范圍。
Ratio：當前組材料總體積占長方體體積的比例。
ITZ：骨料外側界面過渡區的厚度。當設置為0時，可實現無界面過渡區模型。
Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。
展開 高孔隙率GelMA水凝膠（EFL-GM-PR系列）
雖然水凝膠內部也自帶孔隙結構，但其孔隙過小，使得包裹細胞進行三維培養及生物3D打印時內部的養物質傳輸及細胞代謝廢物排出不暢，致密的孔隙阻礙了細胞更好的功能化。為了提高水凝膠內細胞與外界的物質交換效率，并為細胞生長增殖提供更多空間，EFL團隊持續攻關，成功研制出了高孔隙率GelMA水凝膠（多孔GelMA，EFL-GM-PR系列）。
獲得數十乃至數百微米孔隙結構，常規做法是通過乳液造孔獲得，這些工藝存在穩定性差、操作復雜等缺點。EFL-GM-PR系列通過材料學顛覆性的設計，其使用體驗與常規GelMA材料無任何區別，只需要溶解、光照固化即可輕松獲得數百微米孔隙結構水凝膠（圖1）。
圖1 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠操作流程
01 微觀形貌
EFL-GM-PR系列具有幾微米至幾百微米的孔道結構以適應不同應用需求。通常三維細胞培養時需要50微米以上的孔隙結構，大的孔隙結構可為細胞提供高效的物質交換通道，也為細胞增殖、生長提供空間，能顯著提高細胞的增殖活性。
通過通用偶聯型水凝膠熒光染料（EFL-DYE-UF-ENE系列）的熒光標記，可實現多孔GelMA水凝膠內部多孔結構的直觀觀察（圖2）。
圖2 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠可控微觀孔道結構的激光共聚焦照片
02 細胞培養
EFL-GM-PR系列多孔水凝膠在細胞培養方面具有優異的性能，通過與GelMA無孔水凝膠對比可以明顯看出多孔GelMA水凝膠的優勢。兩種配方的多孔GelMA水凝膠其內部細胞增殖速率均高于GelMA無孔水凝膠，在培養第7天時出現了數倍的細胞數量差。
展開 ANSYS三維梯度孔隙結構受壓模擬
ANSYS對三維梯度孔隙結構的力學分析具有重要研究意義。其高精度建模揭示孔隙率梯度分布、幾何特征對彈性模量、強度及斷裂韌性的影響機制，量化應力集中與失效風險，為航空航天、生物醫用等領域的結構優化提供理論支撐與方法創新。本案例介紹在ANSYS內對功能梯度孔隙材料（FGM）的受壓模擬。
梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數化建模完成后將多孔結構梯度模型導出為sat格式文件。
在ANSYS Workbench內選擇與研究相適應的分析系統，并在幾何結構下導入梯度孔隙幾何模型。
對模型劃分網格并在分析設置中添加受壓荷載。
求解并查看計算結果。
展開 
COMSOL建立孔隙尺度多孔介質結構模型教程
通過軟件將png格式的圖片轉換為DXF格式文件，也就是AutoCAD支持的文件：
下一步打開COMSOL軟件建立二維模型，導入事先準備好的dxf模型，需要注意導入選項選擇【不接合】
然后通過轉換為實體命令將圖形的外側輪廓及內部孔隙分兩步轉換為實體，這里在選擇內部孔隙時可采用全選的方式更快速的選擇。
通過布爾操作與分割中的差集做差，將孔隙部位挖空。
網格劃分等后續操作：
本教程用到的CAD文件下載：
AbyssFish.rar
隨機孔隙建模軟件：
隨機微觀孔隙2D軟件
【分析示例】電池正極制備過程（壓延）中的壓力和孔隙率計算
孔隙率和壓力是這一工藝的指標。在本案例研究中，我們介紹了假設壓延工藝形成固體顆粒（粉末）的模擬。VSOP-PS是J-OCTA的模擬器之一，它使用離散元法（DEM, Discrete Element Method）計算薄膜形成過程中的壓力和孔隙率，同時考慮到固體顆粒之間的接觸。在材料模型中，根據之前的研究，使用了6種活性材料和1種粘合劑表征不同直徑的顆粒。壓縮計算通過在封閉區域填充顆粒，然后降低上壁來實現。從計算區域的體積中減去顆粒的體積即可得到孔隙率。與之前的研究一樣，壓力和孔隙率之間的關系是通過壓縮到最大壓力，然后向上拉伸上壁得到的。
圖1. 使用J-OCTA的RVE模型構建的初始顆粒結構
二、結果
圖2顯示了拉伸過程中上壁所受壓力與孔隙率之間的關系。VSOP-PS 的結果（藍色圓圈）與前人的實驗和計算結果接近。
本文介紹了使用VSOP-PS對固體和粉末材料的接觸（摩擦）進行離散元法計算，如果您感興趣，請聯系我們。
圖2. 在拉伸過程中上壁壓力和孔隙率之間的關系
（轉載自：J-Octa官網）
（文章來源：轉載自J-Octa官網）
相關鏈接：https://www.anscos.com/jocta.html
如需更多技術咨詢，請隨時與我們聯系：
全國熱線：400 633 6258
官方郵箱：info@anscos.com
展開 儲層巖石孔隙尺度的化學輸運模擬
概述
基于圖像的建模可用于分析通過多孔介質的傳質現象，特別適用于儲層巖石孔隙-喉道網絡。這些分析的目的是為提高我們對流體通過可變孔隙尺度運動方式的理解和表征。
本項目使用真實結構的micro-CT圖像數據，在Simpleware軟件中進行可視化和處理，生成網格化的3D模型，然后將其導出至仿真軟件中研究化學輸運機制。
亮點
從開源庫中獲取真實巖石結構的 micro-CT數據；
在Simpleware ScanIP中進行圖像處理和分割；
在Simpleware FE中為孔隙結構生成高質量的多相網格；
在仿真軟件中進行孔隙尺度化學輸運模擬。
圖像處理
使用帝國理工學院孔隙尺度模型（PERM）聯盟提供的開源巖石CT圖像庫中的micro-CT 數據，獲得孔隙空間和微觀結構的RAW圖像文件。在Simpleware ScanIP中將圖像數據轉換為基于3D體素的幾何結構，為網格劃分做準備。由于CT掃描通常會產生噪音，此步驟的處理極其復雜。為了渲染構造良好的巖石和孔隙相，在ScanIP軟件中使用了一系列的視覺濾波器和圖像處理技術。
圖：Simpleware ScanIP中micro-CT數據的可視化和分割
利用Simpleware FE模塊為多相流模型生成非常穩健的CFD網格，并直接導出至 仿真軟件。
展開 隨機微觀孔隙2D軟件 ￥196
使用說明
AbyssFish隨機微觀孔隙2D可用于生成不同尺寸及不同孔隙率、孔隙分布的PNG格式圖片。用于數字巖心、細微孔隙模型等領域的研究。插件生成的樣圖如下：
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。
對插件如有其它需求及改進建議歡迎提出。
