三維骨料
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時(shí)間：2019-11-01
三維骨料的視頻教程
三維細(xì)觀隨機(jī)骨料混凝土數(shù)值模擬/python前處理建立隨機(jī)骨料混凝土
細(xì)觀混凝土模型可將混凝土看作由骨料、砂漿和兩者之間的界面過(guò)渡區(qū)（itz），以及其他組分等組成的多相復(fù)合模型。本視頻為最入門(mén)的三維隨機(jī)球體骨料細(xì)觀混凝土模型，模型組成如圖示。 視頻以混凝土立方體靜力抗壓試驗(yàn)為例進(jìn)行教學(xué)，在ABAQUS中運(yùn)行腳本后可以輸入混凝土模型參數(shù)：混凝土長(zhǎng)寬高、保護(hù)層厚度、隨機(jī)骨料粒徑范圍、骨料率和itz厚度。
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ABAQUS細(xì)觀混凝土高溫后軸壓性能試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)——三維骨料細(xì)觀混凝土立方體試塊高溫作用后靜力分析
三維骨料細(xì)觀混凝土由于考慮了骨料、ITZ、砂漿不同的熱學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，用于高溫作用后軸壓性能分析有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。高溫作用后混凝土的強(qiáng)度、彈性模量減低原因主要有兩方面：一是內(nèi)部材料熱膨脹系數(shù)差異性使得混凝土升溫后發(fā)生不均勻變形導(dǎo)致受拉損傷，二是高溫作用后混凝土分子間作用力降低。由于力加載發(fā)生在試件高溫冷卻后，因此直接將材料性能與當(dāng)前溫度耦合會(huì)導(dǎo)致加載時(shí)材料分子間作用力不受溫度影響。
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三維隨機(jī)球體骨料細(xì)觀混凝土模型/基于Python的Abaqus二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用/三維細(xì)觀混凝土
細(xì)觀混凝土模型可將混凝土看作由骨料、砂漿和兩者之間的界面過(guò)渡區(qū)（itz），以及其他組分等組成的多相復(fù)合模型。本視頻為最入門(mén)的三維隨機(jī)球體骨料細(xì)觀混凝土模型，模型組成如圖示。 視頻以混凝土立方體靜力抗壓試驗(yàn)為例進(jìn)行教學(xué)，在ABAQUS中運(yùn)行腳本后可以輸入混凝土模型參數(shù)：混凝土長(zhǎng)寬高、保護(hù)層厚度、隨機(jī)骨料粒徑范圍、骨料率和itz厚度。
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三維骨料的實(shí)例教程
在混凝土細(xì)觀數(shù)值模擬中，粗骨料的分布狀態(tài)對(duì)其力學(xué)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(jī)分布在混凝土試件內(nèi)，而實(shí)際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會(huì)使得密度較大的粗骨料因重力作用發(fā)生沉降堆積。現(xiàn)有基于純隨機(jī)投放的算法難以真實(shí)反映這一物理過(guò)程，同時(shí)也難以實(shí)現(xiàn)工程中常見(jiàn)的較高粗骨料體積占比。
為解決當(dāng)前混凝土細(xì)觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問(wèn)題，本文提出采用重力堆積算法構(gòu)建三維多面體粗骨料細(xì)觀混凝土模型，并在此基礎(chǔ)上采用ABAQUS進(jìn)行受壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬。該方法能夠更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)際工程中混凝土試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于細(xì)觀尺度下混凝土材料參數(shù)的標(biāo)定及損傷機(jī)理研究具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)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(shù)設(shè)置方面，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸邊長(zhǎng)設(shè)置150 mm；根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設(shè)置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設(shè)置，每組設(shè)置的粒徑區(qū)間及數(shù)量應(yīng)根據(jù)混凝土配合比及顆粒級(jí)配綜合確定，相關(guān)內(nèi)容可參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011及《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011第7.3條顆粒級(jí)配篩分試驗(yàn)；骨料面數(shù)、最小邊長(zhǎng)等參數(shù)可根據(jù)工程中采用的骨料真實(shí)形態(tài)進(jìn)行極大似然估計(jì)確定。
參數(shù)設(shè)置完成后運(yùn)行插件，進(jìn)行三維骨料重力堆積模擬，到達(dá)設(shè)定的堆積運(yùn)行時(shí)間后，插件自動(dòng)進(jìn)行AutoCAD的模型繪制。
展開(kāi) 混凝土模型
三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過(guò)程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)，更方便材料賦值等操作。
本模型共導(dǎo)出四個(gè)iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。
然后將iges文件分別導(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會(huì)出現(xiàn)材料賦值難以選取的問(wèn)題。
最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。
這里再放一張賦值不同材料后的模型：
插件下載
CAD隨機(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開(kāi) ? 二維——多邊形骨料（再生骨料）
可控參數(shù)：模型尺寸，顆粒占比，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，骨料間距可設(shè)置，多邊形可控制凹凸性，投放比例最高可達(dá)80%。
? 二維——疊層骨料（左右為多邊形，中間為橢圓）
可控參數(shù)：模型尺寸，總顆粒占比，橢圓或者多邊形所占比例，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，多邊形可控制凹凸性，橢圓長(zhǎng)徑比可調(diào)控，投放比例最高可達(dá)80%，疊層位置可控。
? 三維——球骨料
可控參數(shù)：模型尺寸，顆粒占比，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，投放比例根據(jù)級(jí)配會(huì)有所變化。
? 二維——邊界為特殊形狀，內(nèi)嵌骨料可選
可控參數(shù)：模型尺寸，總顆粒占比，橢圓或者多邊形所占比例，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，多邊形可控制凹凸性，橢圓長(zhǎng)徑比可調(diào)控，投放比例最高可達(dá)80%。
? 三維——隨機(jī)分布纖維
可控參數(shù)：模型尺寸，纖維數(shù)量或者體積分?jǐn)?shù)，級(jí)配范圍（纖維直徑、長(zhǎng)度+纖維數(shù)量），可加邊界（目前未做），也可做成空心管（目前未做），投放比例根據(jù)級(jí)配會(huì)有所變化，纖維可選為實(shí)體或者線（桿單元），纖維傾角可控，纖維之間進(jìn)行重疊檢測(cè)。
? 三維——橢球骨料
可控參數(shù)：模型尺寸，總顆粒占比，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，橢圓長(zhǎng)徑比可調(diào)控，投放比例根據(jù)級(jí)配變化。
? 二維——橢圓骨料
可控參數(shù)：模型尺寸，總顆粒占比，級(jí)配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大小），可加邊界（一層及以上均可），再生骨料可控制其比例，橢圓長(zhǎng)徑比可調(diào)控，投放比例最高可達(dá)80%。
展開(kāi) 第三步對(duì)正六面體模型進(jìn)行隨機(jī)切割，切割過(guò)程中應(yīng)保證骨料模型為凸多邊形。
第四步取出所需的隨機(jī)多面體骨料模型。
4.主要代碼
開(kāi)發(fā)單個(gè)三維隨機(jī)骨料模型可先在ABAQUS/CAE中進(jìn)行建模，然后參考rpy文件生成的python腳本，選擇所需的語(yǔ)句進(jìn)行開(kāi)發(fā)。小編為大家提供了部分代碼如下（主要摘自rpy文件，僅供參考），如需完整代碼或者python開(kāi)發(fā)教學(xué)可聯(lián)系小編（qq1871858827）。
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機(jī)模型：
3、ANSYS隨機(jī)裂縫巖石節(jié)理裂隙
建模插件：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
三維骨料的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
三維骨料的最新內(nèi)容
CAD多面體&過(guò)渡區(qū)密堆積3D插件5個(gè)月前
模型也可導(dǎo)入ANSYS、ABAQUS、COMSOL、LS-DYNA等有限元軟件，進(jìn)行三維多面體骨料堆積及ITZ界面過(guò)渡區(qū)的混凝土細(xì)觀建模，插件內(nèi)置的幾何優(yōu)化算法可確保模型在有限元軟件內(nèi)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分。
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀建模5個(gè)月前
ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過(guò)重力堆積算法構(gòu)建混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機(jī)分布模型與實(shí)際骨料沉降行為的偏差，更精準(zhǔn)反映骨料在混凝土中的分布特征，可實(shí)現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機(jī)理研究、材料參數(shù)標(biāo)定及多尺度耦合分析提供可靠依據(jù)。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)基于真實(shí)混凝土試件的切片圖像重建包含骨料、砂漿、ITZ三相材料在內(nèi)的三維混凝土細(xì)觀模型。
首先將混凝土試件進(jìn)行切片，并掃描獲取切片后的圖像文件，可采用BatchImageCropper 批量圖像裁剪軟件僅保留混凝土圖像的有效部分。
為控制細(xì)觀混凝土模型在ABAQUS三維重建后的總單元數(shù)量
本案例基于ABAQUS AbyssFish CT2Model 3D V2.0插件，利用混凝土立方體試件的切片掃描圖像實(shí)現(xiàn)高精度有限元模型三維重建，精準(zhǔn)劃分骨料及水泥砂漿區(qū)域，構(gòu)建三維再生骨料混凝土細(xì)觀模型。施加單軸壓縮荷載，動(dòng)態(tài)追蹤再生混凝土的損傷演化過(guò)程，揭示裂紋的萌生及擴(kuò)展機(jī)制。
Abaqus混凝土損傷塑性材料插件：EasyCDP V2版本11個(gè)月前
應(yīng)用案例
三維多面體骨料混凝土抗壓模擬—— 基于EasyCDP生成20 MPa砂漿基體材料模型，分析骨料分布對(duì)力學(xué)性能影響。
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀抗壓模擬11個(gè)月前
創(chuàng)建作業(yè)并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀模型受壓模擬結(jié)果。
本案例介紹通過(guò)CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D插件建立隨機(jī)分布的三維多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)細(xì)觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進(jìn)行多相材料的指定。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。
三維周期混合骨料填充示例：
所有功能模塊如下：
1 二維顆粒生成模塊
1.1 二維線顆粒生成模塊
用于生成線顆粒，支持矩形和圓形邊界，模塊界面如下：
圖1.1 矩形邊界線顆粒填充模塊
圖1.2 圓形邊界線顆粒填充模塊
1.2 二維矩形顆粒生成模塊
圖1.3 矩形邊界矩形顆粒填充模塊
本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機(jī)投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學(xué)模型，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)軸心受壓試驗(yàn)，研究混凝土圓柱試件的裂縫開(kāi)展。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細(xì)觀模型。
插件介紹
Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化建立包含水泥漿基體、粗細(xì)骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）、孔隙在內(nèi)的多相材料混凝土細(xì)觀背景網(wǎng)格模型。
模型說(shuō)明
插件采用材料映射單元的方式，將不同相材料賦值到網(wǎng)格單元，實(shí)現(xiàn)三維混凝土細(xì)觀有限元模型。
