隨機骨料模型的案例
二維隨機多邊形骨料腳本
而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數(shù)值模擬分析的前提和基礎(chǔ)。
小編在前一篇文章中給大家分享了一種建立三維隨機骨料模型https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1850204的方法。本期小編將給大家?guī)矶S隨機骨料模型的建模方法。
2. 二維隨機骨料模型建模方法
方法一：將顆粒增強復合材料結(jié)構(gòu)離散為體素模型，根據(jù)骨料含量模型中的一部分單元被假設(shè)為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學性質(zhì)的影響。
方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設(shè)為圓形、橢圓形或正多邊形顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點的隨機性。
方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機多邊形，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。
3.單個隨機多邊形骨料模型建模方法
本文按照以下步驟，基于ABAQUS使用Python建立單個隨機多邊形骨料：
第一步根據(jù)所需的骨料級配，在一定粒徑下建立所需尺寸的外接圓（該圓為虛擬圓，下配圖僅為參考圖）。
第二步選取外接圓上一定數(shù)量（應(yīng)大于等于3，可隨機定義）的點。
第三步將所選的點依次連接。
4. 主要代碼
與開發(fā)單個三維隨機骨料模型類似，可先在ABAQUS/CAE中進行建模，然后參考rpy文件生成的python腳本，選擇所需的語句進行開發(fā)。
展開 三維隨機多面體骨料（隨機多邊形）建模
隨機骨料模型
混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的級配及骨料含量顯著影響其宏觀力學特性。為了最優(yōu)化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的力學性能，對其細觀結(jié)構(gòu)開展數(shù)值模擬仿真分析，開展級配優(yōu)化設(shè)計和研究具有重要的意義。而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數(shù)值模擬分析的前提和基礎(chǔ)。 此外在磨削分析中，將磨料建模為指定粒徑的隨機凸多面體可更好的考慮磨具中的磨粒對被磨削固體表面擠壓和沿表面運動所引起的損失或材料流失。
2.建模方法
目前對于三維隨機骨料模型，主要有以下三種建模方法：
方法一：將顆粒增強復合材料結(jié)構(gòu)離散為體素模型，根據(jù)骨料含量模型中的一部分單元被假設(shè)為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學性質(zhì)的影響。
方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設(shè)為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點的隨機性。
方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。
本文主要介紹該類型隨機多面體（多邊形）骨料模型的建模方法。
3.單個隨機多面體（多邊形）骨料模型
本文按照以下步驟，基于ABAQUS開發(fā)Python腳本：
第一步根據(jù)所需的骨料級配，在一定粒徑下建立所需尺寸的外接球。
第二步建立與球體外切的正六面體模型。
展開 三維隨機骨料模型 ￥49.99
MATLAB三維圓形隨機骨料模型，可用于生成不同粒徑及集配的骨料。
隨機骨料模型及網(wǎng)格剖分
隨機骨料模型：
局部細節(jié)：
ANSYS隨機多面體骨料 三維多面體投放 隨機骨料混凝土細觀模型
模型采用CAD隨機多面體3D插件建立并導入ANSYS軟件。
在ANSYS內(nèi)進行網(wǎng)格劃分。
ANSYS隨機多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見的球體干涉，本程序可達到更好的隨機度，以實現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。
ABAQUS混凝土隨機骨料生成插件 ￥98
ABAQUS插件——混凝土隨機骨料生成插件
插件信息：
插件用于生成混凝土二維隨機圓形骨料部件模型。
可指定構(gòu)件的尺寸、骨料粒徑范圍、骨料比例、界面過渡區(qū)ITZ等信息。
也可用于生成abaqus孔隙材料。
注意：此插件僅用于生成二維隨機骨料模型，不包含接觸、力學計算，需自行指定材料參數(shù)及受力狀況。
插件詳情：
插件解壓后將文件夾置于C:\Users\“用戶名”\abaqus_plugins文件夾，或abaqus工作路徑下。打開軟件Plug-ins菜單下運行。
注冊編號見插件運行后Abaqus下方的信息提示欄。
可聯(lián)系本人QQ：1135122921，獲取軟件及注冊。
軟件更新：
2021/01/21 V2.5版發(fā)布
1、增添最大次數(shù)控制，防止程序死循環(huán)；
2、保留繪制草圖，便于修改；
3、新增骨料部件單獨繪制；
4、添加插件注冊識別功能；
2021/03/12 V3.0版發(fā)布
1、新增指定不同粒徑顆粒比例功能；
2、優(yōu)化生成效率；
2021/03/13 V3.1版發(fā)布
1、新增粘結(jié)薄弱層繪制功能；
2、新增自動裝配部件；
插件下載：
展開 ANSYS Workbench三維隨機多面體骨料混凝土細觀
在三維混凝土細觀的有限元模擬中，混凝土細觀幾何模型的建立是仿真前提，也是其難點。在ANSYS內(nèi)高效的建立三維幾何模型以匹配混凝土中多面體骨料的外形、分布、級配等參數(shù)，是三維混凝土細觀有限元仿真模擬的關(guān)鍵。
隨機多面體骨料3D模型的建立可采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)參數(shù)化建模后導入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實現(xiàn)不同級配的混凝土細觀模型；可設(shè)置每組粒徑的骨料數(shù)量，以實現(xiàn)不同的骨料比例；可設(shè)置多面體的面數(shù)，以匹配不同的骨料外形。
在AutoCAD內(nèi)將隨機骨料模型導出為IGES格式后，即可導入到ANSYS Workbench內(nèi)。導入的模型包含圖層信息，可在SpaceClaim內(nèi)批量對不同部件進行賦值材料等修改操作。
打開模型，即可在ANSYS Workbench內(nèi)對三維多面體骨料混凝土細觀模型進行后續(xù)的模擬操作。
模型導入后，ANSYS會自動設(shè)置骨料與外側(cè)基體的接觸對，如默認設(shè)置不符也可手動調(diào)整修改。
對模型施加荷載并進行仿真分析。
CAD隨機多面體3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1893948
展開 Abaqus 三維多面體骨料 隨機多面體3D 無干涉多面體骨料模型
在三維混凝土細觀模型的構(gòu)建過程中，為了簡化建模及模擬過程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實際產(chǎn)生一定的差異。
而在Abaqus建模過程中隨機多面體骨料的生成以及多面體骨料的干涉判別是幾何模型的難點。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現(xiàn)不同集配的混凝土隨機多面體骨料模型。
建模教程
首先采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細觀模型。
將該模型分圖層導出為.iges格式文件，這里分圖層導出是為了可以分部件導入到Abaqus軟件內(nèi)，更方便材料賦值、網(wǎng)格劃分等操作。
本模型共導出四個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文件分別導入到Abaqus內(nèi)，對部件進行裝配。
最后進行材料賦值、接觸指定、網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計算等操作即可。
插件下載
CAD隨機多面體3D插件
模型樣圖
隨機多面體骨料_AbyssFish.rar
展開 隨機多邊形骨料模型
ABAQUS生成二維隨機多邊形骨料模型：
局部放大
ABAQUS三維隨機骨料模型
混凝土三維隨機圓形骨料模型。
ABAQUS隨機多邊形骨料及ITZ細觀混凝土CDP模型
混凝土的強度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形顆粒插件建模生成，將插件生成的CAD文件按照不同圖層內(nèi)容分三份以草圖的形式導入到ABAQUS內(nèi)。
在ABAQUS內(nèi)利用導入的草圖分別建立砂漿、界面過渡區(qū)、多邊形骨料三部分部件并進行裝配。
在本案例中采用EasyCDP插件快速生成不同強度的混凝土塑性損傷（CDP）材料，并將其分別指派到砂漿及ITZ部件，多邊形骨料不考慮損傷破壞。
選擇動力，顯式分析步，設(shè)置時間長度為5，將模型下部設(shè)置為固定約束，上部添加向下的位移作為載荷。
進行網(wǎng)格劃分，單元尺寸的設(shè)置推薦小于ITZ厚度及插件中設(shè)置的顆粒最小間距的較小值。
提交分析查看結(jié)果。
CAD隨機多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 
混凝土隨機骨料模型 ￥18.88
通過Python生成混凝土隨機圓形骨料分布模型。繪圖是用海龜繪圖體系完成。代碼內(nèi)有注釋，適合初學者研究使用。
Turtle庫是初學者必學的庫，有助于理解建立模型的思路。若想實現(xiàn)導入有限元軟件等，只需改變語法等。
ABAQUS隨機骨料建模插件 ￥400
<p class="ql-align-center"><strong>ABAQUS隨機骨料建模插件V1.0</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p>1. <strong>插件簡介</strong></p><p>Random Aggregate Modeling V1.0 是一款基于Python 3語言開發(fā)的ABAQUS插件，用于建立3D隨機骨料模型。該插件可實現(xiàn)多種單一形狀（如球形、橢球形和多面體）或混合形狀的骨料模型的生成，插件采用運動模擬的動態(tài)算法，能夠高效地生成高骨料體積分數(shù)的骨料模型，提高工作效率，在復合材料數(shù)值模擬研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>本插件適用的ABAQUS版本：ABAQUS 2024及以后的版本。</p><p><strong>2. 插件界面介紹</strong></p><p>插件包括主界面（Main Window）和參數(shù)界面（Parameters）。</p><p><strong>2.1. 主界面</strong></p><p>主界面用于設(shè)置隨機骨料模型的主要參數(shù)，具體如下：</p><p>Model：指定創(chuàng)建的新部件位于ABAQUS中哪個模型。</p><p>Part：指定所要創(chuàng)建的新部件名稱。</p><p>Container：隨機骨料模型的外形，簡稱容器，分為長方體（Cuboid）和圓柱體（Cylinder）兩種。</p><p>Cuboid：長方體容器，其左下角位于（0, 0, 0），右上角位于（length，width, height）。可以指定是否具有周期性（Periodic），如果不勾選Periodic，則所有骨料都位于容器內(nèi)部；若Periodic選項被勾選，則骨料會被邊界切割，并成周期性分布。
展開 ANSYS隨機骨料 纖維混凝土 三維隨機纖維骨料 隨機纖維 隨機裂縫 隨機幾何模型
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機模型：
3、ANSYS隨機裂縫巖石節(jié)理裂隙
建模插件：
CAD隨機幾何3D插件
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
在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機球體骨料的細觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。
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(guān)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(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(yīng)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(qū)域已經(jīng)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(tài)，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
展開 