細(xì)觀模型
關(guān)注創(chuàng)建者：潤(rùn)杰 創(chuàng)建時(shí)間：2020-07-09
細(xì)觀模型的視頻教程
三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型/細(xì)觀混凝土/纖維混凝土
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LS-DYNA混凝土隨機(jī)骨料細(xì)觀模型SHPB模擬（ANSYS+Ls-prepost六面體建模）
采用LS-DYNA軟件模擬混凝土隨機(jī)骨料細(xì)觀模型SHPB沖擊試驗(yàn)，建模采用ANSYS19.0經(jīng)典界面，關(guān)鍵字設(shè)置和后處理在ls-prepost進(jìn)行，具體包括： 1.采用ANSYS命令流完成細(xì)觀混凝土（砂漿+ITZ+骨料）的六面體網(wǎng)格建立，附件提供了5種命令流文件，直接復(fù)制到ansys經(jīng)典界面即可輸出SHPB動(dòng)態(tài)壓縮細(xì)觀模型K文件，無(wú)需額外借助復(fù)雜的軟件編程和代碼，保證人人都能快速學(xué)會(huì)的簡(jiǎn)單方式，
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細(xì)觀模型的實(shí)例教程
混凝土細(xì)觀模型在有限元分析中突破傳統(tǒng)均質(zhì)假設(shè)，通過(guò)精確模擬骨料、水泥漿體及界面過(guò)渡區(qū)的多相結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)微裂縫萌生、擴(kuò)展與貫通過(guò)程。它顯著提升數(shù)值模擬精度，揭示損傷演化機(jī)制，為混凝土性能預(yù)測(cè)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)到宏觀性能的精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，有效支撐混凝土工程的可靠評(píng)估與創(chuàng)新設(shè)計(jì)。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的多組分混凝土細(xì)觀有限元二維模型。
混凝土細(xì)觀模型中的粗骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ幾何圖形通過(guò)CAD隨機(jī)多邊形插件2D專(zhuān)業(yè)版建模生成。在AutoCAD中建立混凝土細(xì)觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。
將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過(guò)布爾運(yùn)算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細(xì)觀模型。具體操作步驟可參考下圖左側(cè)模型開(kāi)發(fā)器中組件下的幾何模塊。
對(duì)混凝土細(xì)觀模型中的各組分分別設(shè)置材料屬性。
添加研究并劃分網(wǎng)格。
后續(xù)可根據(jù)研究的需要完成混凝土細(xì)觀有限元模型的仿真模擬。
展開(kāi) 建立砂漿、骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對(duì)于深入理解水化熱溫度變化對(duì)混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過(guò)球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。
圓柱容器內(nèi)的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過(guò)球體重力堆積及二次振搗密實(shí)模擬，建立更加符合實(shí)際骨料分布狀態(tài)的混凝土細(xì)觀模型。
在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細(xì)觀模型。
添加固體傳熱物理場(chǎng)并對(duì)混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。
根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置合理的初始條件及邊界后，添加瞬態(tài)研究并完成混凝土細(xì)觀模型的水化熱溫度變化仿真分析。
展開(kāi) 混凝土細(xì)觀模型是一種用來(lái)研究混凝土材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能的分析方法。它主要關(guān)注于混凝土中不同組分（如骨料、水泥漿體等）之間的相互作用以及這些相互作用如何影響整體材料的行為。在建立這樣的模型時(shí)，考慮到多邊形骨料及其與周?chē)|(zhì)之間形成的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ, Interfacial Transition Zone），對(duì)于準(zhǔn)確理解混凝土的力學(xué)性質(zhì)非常重要。
在ANSYS Workbench內(nèi)建立多邊形骨料、界面過(guò)渡區(qū)、及水泥漿體在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀模型，可研究混凝土的微觀損傷引起宏觀破壞的機(jī)理。
混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)多邊形插件建模后導(dǎo)入ANSYS內(nèi)。在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行插件在AutoCAD內(nèi)完成混凝土細(xì)觀模型的建立。
在CAD內(nèi)對(duì)骨料、界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿分別建立面域部件，并使得每部分單獨(dú)占據(jù)一個(gè)圖層。
將模型整體導(dǎo)出為iges格式后，即可導(dǎo)入到Workbench內(nèi)，并可在SpaceClaim內(nèi)對(duì)每個(gè)圖層部件分別指派材料屬性。
可對(duì)細(xì)觀混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分及后續(xù)的模擬分析。
CAD隨機(jī)多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開(kāi) 在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機(jī)球體骨料的細(xì)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(jiǎn)單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺(tái)私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒(méi)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(lái)潮，那么今天就寫(xiě)了這個(gè)帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)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(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)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(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡(jiǎn)單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)的球體數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)在骨料數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行下一個(gè)球體的生成與判斷；若小于，則不存儲(chǔ)，進(jìn)行下一個(gè)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(gè)思路放到纖維與骨料之間的判斷中來(lái)，似乎也能進(jìn)行相應(yīng)的判斷。只需要生成隨機(jī)的纖維，用纖維端點(diǎn)坐標(biāo)與骨料球心坐標(biāo)，計(jì)算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點(diǎn)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(méi)啥問(wèn)題，但其實(shí)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(dāng)纖維的方向指向骨料時(shí)，雖然纖維與骨料并沒(méi)有相交，但簡(jiǎn)單地使用點(diǎn)到直線的距離公式，會(huì)被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。
展開(kāi) 在ANSYS Workbench內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元分析是混凝土細(xì)觀研究的有效手段，混凝土細(xì)觀模型可簡(jiǎn)化為隨機(jī)投放的圓形骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）部件以及水泥漿體等部分組成，對(duì)不同的部分賦值相應(yīng)的材料屬性，以更好的模擬混凝土相關(guān)性能。
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)圓形骨料混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)圓形骨料插件V2.0實(shí)現(xiàn)，在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)，運(yùn)行即可自動(dòng)在Auto CAD內(nèi)完成模型草圖繪制。插件可支持設(shè)置骨料粒徑滿足截?cái)嗾龖B(tài)分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿足不同的級(jí)配要求，以及設(shè)定界面過(guò)渡區(qū)有無(wú)及厚度。
在CAD內(nèi)將骨料、砂漿、過(guò)渡區(qū)分圖層后分別建立獨(dú)立的二維部件，并導(dǎo)出為IGES格式文件。
打開(kāi)Workbench選擇相應(yīng)的分析系統(tǒng)，將分析類(lèi)型設(shè)置為2D，導(dǎo)入保存的模型并在SpaceClaim內(nèi)對(duì)不同的部件賦值相應(yīng)的材料。
打開(kāi)模型，可在ANSYS內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步分析求解。
CAD隨機(jī)圓形骨料插件 V2.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1851750
展開(kāi) 
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COMSOL細(xì)觀混凝土微裂紋毛細(xì)吸水模型2個(gè)月前
多邊形骨料混凝土細(xì)觀模型通過(guò)CAD隨機(jī)多邊形插件2D專(zhuān)業(yè)版參數(shù)化建模生成。
在AutoCAD混凝土細(xì)觀模型的基礎(chǔ)上，在0圖層中新建立與原試件尺寸相同的正方形，并將界面過(guò)渡區(qū)圖像所在圖層更改為“hole”，以確保采用CAD二維圖形Voronoi劃分插件時(shí)可以精準(zhǔn)識(shí)別外形與孔洞。
ABAQUS泡沫混凝土細(xì)觀有限元模擬4個(gè)月前
泡沫混凝土細(xì)觀模型通過(guò)CAD隨機(jī)球體插件專(zhuān)業(yè)版V1.3建模生成，泡沫混凝土試件設(shè)置為邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試件，為保證有限元模擬中的網(wǎng)格能有效劃分，泡沫孔隙的最小間距設(shè)置為1 mm，泡沫孔隙的直徑設(shè)置為5 mm，模型共建立了10000余個(gè)不相交的孔隙。
本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件，構(gòu)建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細(xì)觀模型，有效表征混凝土的非均質(zhì)特性，準(zhǔn)確反映骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)整體性能的影響機(jī)制，為揭示混凝土損傷演化規(guī)律、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)及提升結(jié)構(gòu)耐久性提供理論支撐。
本研究采用CAD多面體&過(guò)渡區(qū)密堆積3D插件生成混凝土三維細(xì)觀幾何模型。
通過(guò)AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件后，再以部件形式導(dǎo)入ANSYS，通過(guò) Design Modeler導(dǎo)入外部幾何結(jié)構(gòu)文件建立混凝土細(xì)觀有限元三維模型。
分析系統(tǒng)選擇顯示動(dòng)力學(xué)，在模型中將建立的混凝土細(xì)觀幾何模型打開(kāi)。
上篇文章介紹了基于圖像進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的幾何重構(gòu)法，詳細(xì)步驟可查看下面的連接。
本案例介紹混凝土細(xì)觀模型的幾何重構(gòu)法，圖像映射法將在下篇文章中進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
首先對(duì)混凝土細(xì)觀的掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，明確區(qū)分骨料（黑色）與水泥砂漿材料（白色），然后通過(guò)批量圖像邊界軟件提取界面過(guò)渡區(qū)（紅色）。
可根據(jù)研究的需要設(shè)置分析步、相互作用及載荷，并進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的裝配操作。
進(jìn)行混凝土細(xì)觀三維模型的網(wǎng)格劃分，本案例中采用二次四面體單元（C3D10）,單元數(shù)量為362萬(wàn)個(gè)。
那就是通過(guò)代碼參數(shù)化生成織物復(fù)合材料的細(xì)觀模型，就像英國(guó)諾丁漢大學(xué)的TexGen那樣。
盡管那時(shí)候代碼水平還比較基礎(chǔ)，但就是這個(gè)執(zhí)念讓我不斷研究在數(shù)值仿真中網(wǎng)格到底應(yīng)該如何表達(dá)，幾何如何轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格，有了網(wǎng)格應(yīng)該如何渲染，如何把復(fù)雜的織造參數(shù)和網(wǎng)格構(gòu)建聯(lián)系起來(lái)。
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀建模5個(gè)月前
混凝土細(xì)觀骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D插件生成，在AutoCAD內(nèi)建立模型后將骨料導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS CAE中將骨料模型導(dǎo)入建立部件，如需對(duì)不同骨料分別設(shè)置材料屬性也可將骨料分為三個(gè)部件分別導(dǎo)入。
DAMASK 與 Marc 通過(guò) HYPELA2 用戶子程序耦合，同時(shí)還能調(diào)用 flux、uedinc 等回調(diào)；Marc 輸入卡（*.dat）里定義幾何與邊界，材料/細(xì)觀模型與 DAMASK 的 material.yaml 通過(guò) StateVariable 2/3 建立映射。
