細觀模擬
關注創建者：清晨的落葉 創建時間：2020-04-07
細觀模擬的視頻教程
精品課-ABAQUS-細觀模擬-鋼纖維立方體軸壓模型
本課程為精品課程-ABAQUS-細觀模擬-鋼纖維超高性能混凝土立方體軸壓模型（全接觸設置）ABAQUS/abaqus。視頻講解 保姆式操作 50分鐘視頻講解 適用對象： 全國各高校結構工程方向的研究生，尤其是課題與立方體軸壓、受壓本構、細觀模擬及超高性能混凝土UHPC有關的。 課程亮點：非以往視頻的簡單介紹，核心步驟實操講解，各個環節，詳細介紹。干貨中的干貨，精品中的精品。
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精品課-ABAQUS-建筑結構學報論文復現-鋼管超高性能混凝土短柱軸壓性能試驗研究
本課程為精品課程-ABAQUS-細觀模擬-鋼纖維超高性能混凝土立方體軸壓模型（全接觸設置）ABAQUS/abaqus。視頻講解 保姆式操作 視頻講解+售后答疑 適用對象： 全國各高校結構工程方向的研究生，尤其是課題與立方體軸壓、受壓本構、細觀模擬及超高性能混凝土UHPC有關的。 課程亮點：非以往視頻的簡單介紹，核心步驟實操講解，各個環節，詳細介紹。干貨中的干貨，精品中的精品。
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纖維-鋼混結構抗震性能細觀模擬
隨機纖維采用matlab插件生成(matlab插件應用于生成1w+以上的纖維模型) 纖維增強水泥基復合材料模擬為水泥砂漿與纖維以及兩者界面構成的三相體系。
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細觀模擬的實例教程
作為典型的非均質工程復合材料，普通混凝土、超高性能混凝土(UHPC)、纖維混凝土(FRC)、纖維復合材料(FRP)等的斷裂是局部微小裂隙、孔洞、各相界面等初始缺陷從起裂、擴展至融合為宏觀裂縫的過程，該過程橫跨微觀、細觀、宏觀等多個尺度，因此采用多尺度實驗和計算模擬等手段進行研究成為自然的選擇。現有國內外研究一般將這些復合材料等效為各向同性均勻介質，建立模型比較方便，能夠獲得結構的宏觀響應例如荷載-位移曲線等。但這些宏觀均質模型未模擬隨機分布的骨料、纖維、界面及孔洞等細觀特征，較難精確闡明材料破壞的多尺度機理。與宏觀均質模擬相比，細觀計算模擬目前具有兩方面挑戰：一方面需要模擬復雜的細觀各相材料及其相互作用；另一方面需要求解大規模非線性方程，準確模擬損傷斷裂中的材料軟化現象。
目前，混凝土、UHPC細觀模型主要有兩種直接建模方法，一種是基于骨料、纖維的形態和分布予以假設的隨機骨料、隨機纖維模型，這種比較多見；另一種是近來國內外興起的基于XCT真實圖像的模型(XCT image-based model)。本文將以這兩種模型為研究對象，選用已發表的成果作為例子介紹給大家(整理了一些直觀圖片)，感興趣的朋友可詳閱附上的文獻，歡迎大家批評指正。
還有一種非直接的細觀模擬方法， 即采用隨機場理論，也可以間接模擬細觀斷裂，例如：
□ Zhang H, Huang Y J, Hu X J, Xu S L. A quasi-brittle fracture investigation of concrete structures integrating random fields with the CSFEM-PFCZM. Engineering Fracture Mechanics, 2023, 281: 109107.
展開 在混凝土細觀數值模擬中，粗骨料的分布狀態對其力學性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機分布在混凝土試件內，而實際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會使得密度較大的粗骨料因重力作用發生沉降堆積。現有基于純隨機投放的算法難以真實反映這一物理過程，同時也難以實現工程中常見的較高粗骨料體積占比。
為解決當前混凝土細觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問題，本文提出采用重力堆積算法構建三維多面體粗骨料細觀混凝土模型，并在此基礎上采用ABAQUS進行受壓試驗的數值模擬。該方法能夠更準確地復現實際工程中混凝土試件的內部結構特征，對于細觀尺度下混凝土材料參數的標定及損傷機理研究具有重要的參考價值和指導意義。
混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。模型參數設置方面，根據《混凝土結構設計標準》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強度試驗試件尺寸邊長設置150 mm；根據《建設用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設置，每組設置的粒徑區間及數量應根據混凝土配合比及顆粒級配綜合確定，相關內容可參照《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55-2011及《建設用卵石、碎石》GB/T14685-2011第7.3條顆粒級配篩分試驗；骨料面數、最小邊長等參數可根據工程中采用的骨料真實形態進行極大似然估計確定。
參數設置完成后運行插件，進行三維骨料重力堆積模擬，到達設定的堆積運行時間后，插件自動進行AutoCAD的模型繪制。
展開 通過孔隙尺寸、形態及空間分布特征的研究，有效模擬泡沫混凝土在載荷下的強度衰減規律與破壞演化機制，克服傳統均質模型預測的局限性。
泡沫混凝土細觀模型通過CAD隨機球體插件專業版V1.3建模生成，泡沫混凝土試件設置為邊長為150 mm的立方體試件，為保證有限元模擬中的網格能有效劃分，泡沫孔隙的最小間距設置為1 mm，泡沫孔隙的直徑設置為5 mm，模型共建立了10000余個不相交的孔隙。
在AutoCAD中將泡沫混凝土導出為iges格式文件后，以部件的形式導入到ABAQUS內。
如需考慮內部泡沫材料屬性對泡沫混凝土仿真結果的影響，也可將球體圖層內容導入ABAQUS，并對內部球體賦值材料。
通過EasyCDP Mortar&ITZ插件對泡沫混凝土中的水泥砂漿部分設置混凝土損傷塑性材料。
將泡沫混凝土建立裝配體設置分析步并施加受壓載荷。
進行泡沫混凝土細觀模型的網格劃分，本案例中采用二次四面體單元（C3D10M），全局種子尺寸2 mm，總單元數量為677萬個。
建立作業后可采用CDED插件設置對混凝土受損傷的失效單元進行刪除，提交作業并完成模擬。
后處理中也可使用SpectrumColor插件進行云圖顏色譜的一鍵更改，美化模擬結果。
展開 <p><br></p><p>算例為鋼球沖擊含骨料混凝土。骨料為多面體，由程序生成。</p><p>鋼球為JC模型，混凝土與骨料均為RHT模型。沖擊速度100m/s。</p><p>模型能夠清晰呈現沖擊荷載下含骨料混凝土的損傷演化情況。</p><div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/17c47b2d77784386bdf90e504c0eafa6.png" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202407/attachment/17c47b2d77784386bdf90e504c0eafa6.png" style="" width="488"></figure></div><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/3a98768b1c584a8989422ee52fe29ea7.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202407/attachment/3a98768b1c584a8989422ee52fe29ea7.png" style="" width="508" data-mobile-src="https://img.jishulink.com
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本次計算的顆粒較大，鎢球顆粒應在2~8um，歐拉網格需要在1um才能保證鎢球的形狀
金屬鎢的沖擊阻抗較大，導致鎢材料大部分位于杵體部分。
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在ABAQUS中構建含水泥砂漿基體與大量隨機分布孔隙的三維泡沫混凝土幾何模型，對深入探究其微觀結構與宏觀力學性能的關聯具有重要理論價值。通過孔隙尺寸、形態及空間分布特征的研究，有效模擬泡沫混凝土在載荷下的強度衰減規律與破壞演化機制，克服傳統均質模型預測的局限性。
泡沫混凝土細觀模型通過CAD隨機球體插件專業版V1.3建模生成，泡沫混凝土試件設置為邊長為
在基于ABAQUS開展混凝土細觀力學模擬時，數字化重建技術是構建能夠真實反映混凝土內部多相結構（如骨料、砂漿、界面過渡區ITZ及孔隙等）的關鍵前置步驟。
后續可根據研究的需要進行混凝土細觀模型的模擬分析，如混凝土的受壓損傷開裂等。
二維多邊形骨料混凝土細觀模型的受壓損傷模擬教程可以參考：ABAQUS多邊形骨料ITZ混凝土細觀受壓開裂論文復現視頻
<p>Cohesive作為ABAQUS中常用的粘結技術，無論在模擬粘結界面（例如新舊混凝土疊合面、復合材料粘結界面）或是全局粘結單元（例如模擬細觀混凝土開裂）具有較廣泛的應用。今天喵星人從官方的用戶手冊中選取了幾個Cohesive基礎而又關鍵的知識點，幫助大家修煉Cohesive內功。
ABAQUS二維混凝土細觀靜力學單軸壓縮損傷破壞模擬
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本案例介紹通過CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內進行骨料及水泥砂漿基體的三維實體模型重建，并導入Abaqus CAE軟件內分別建立Part部件，實現模型的裝配及網格劃分，后續可完成不同工況的混凝土細觀有限元模擬分析。
上篇文章介紹了ABAQUS通過CT或切片數據重建混凝土多組分三維細觀模型。本案例介紹采用CDP材料對三維重建的混凝土細觀模型進行損傷斷裂數值模擬有限元分析。
ABAQUS模型重建完成后，在屬性里建立骨料、砂漿、ITZ材料參數，并替換截面內原有的空材料，這里砂漿及ITZ可使用EasyCDP插件直接生成混凝土損傷塑性材料，由于不考慮骨料的損傷破壞，因此不必設置骨料的損傷參數
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現高精度有限元模型三維重建，精準劃分骨料及水泥砂漿區域，構建三維再生骨料混凝土細觀模型。施加單軸壓縮荷載，動態追蹤再生混凝土的損傷演化過程，揭示裂紋的萌生及擴展機制。本案例基于真實結構的三維重建，突破傳統隨機模型的局限性，為再生混凝土的性能優化提供可靠理論依據。
三維多面體骨料密堆積混凝土細觀抗壓模擬
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功能梯度多孔材料軸壓模擬—— 通過EasyCDP定義C20混凝土，研究梯度參數對失效機制的影響。
創建作業并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細觀模型受壓模擬結果。
