細觀模型的案例
COMSOL建立多邊形骨料ITZ二維混凝土細觀模型
混凝土細觀模型在有限元分析中突破傳統(tǒng)均質假設，通過精確模擬骨料、水泥漿體及界面過渡區(qū)的多相結構，精準預測微裂縫萌生、擴展與貫通過程。它顯著提升數(shù)值模擬精度，揭示損傷演化機制，為混凝土性能預測、結構優(yōu)化設計提供科學依據(jù)，實現(xiàn)微觀結構到宏觀性能的精準關聯(lián)，有效支撐混凝土工程的可靠評估與創(chuàng)新設計。本案例介紹在COMSOL內建立包含骨料、砂漿、ITZ在內的多組分混凝土細觀有限元二維模型。
混凝土細觀模型中的粗骨料及界面過渡區(qū)ITZ幾何圖形通過CAD隨機多邊形插件2D專業(yè)版建模生成。在AutoCAD中建立混凝土細觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內容分別另存為dxf格式文件，以備導入到COMSOL內。
將保存的混凝土各組分圖形分別導入到COMSOL，并通過布爾運算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細觀模型。具體操作步驟可參考下圖左側模型開發(fā)器中組件下的幾何模塊。
對混凝土細觀模型中的各組分分別設置材料屬性。
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觀有限元模型的仿真模擬。
展開 COMSOL混凝土細觀模型骨料、砂漿、ITZ水化熱溫度變化分析
建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細觀模型對于深入理解水化熱溫度變化對混凝土材料的影響及其溫度應力導致的內應力損傷至關重要。
本案例介紹在COMSOL內通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內的三相材料混凝土細觀三維模型，并進行混凝土內水化熱溫度變化的分析。
圓柱容器內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，模型中的骨料通過球體重力堆積及二次振搗密實模擬，建立更加符合實際骨料分布狀態(tài)的混凝土細觀模型。
在AutoCAD內將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導出為iges格式文件后導入到COMSOL內形成裝配建立混凝土細觀模型。
添加固體傳熱物理場并對混凝土細觀中的三組分分別設置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。
根據(jù)實際工況設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觀模型的水化熱溫度變化仿真分析。
展開 ANSYS Workbench多邊形骨料及界面過渡區(qū)混凝土細觀模型
混凝土細觀模型是一種用來研究混凝土材料內部結構和性能的分析方法。它主要關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，考慮到多邊形骨料及其與周圍基質之間形成的界面過渡區(qū)（ITZ, Interfacial Transition Zone），對于準確理解混凝土的力學性質非常重要。
在ANSYS Workbench內建立多邊形骨料、界面過渡區(qū)、及水泥漿體在內的三相材料混凝土細觀模型，可研究混凝土的微觀損傷引起宏觀破壞的機理。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形插件建模后導入ANSYS內。在插件內設置模型參數(shù)后運行插件在AutoCAD內完成混凝土細觀模型的建立。
在CAD內對骨料、界面過渡區(qū)、水泥砂漿分別建立面域部件，并使得每部分單獨占據(jù)一個圖層。
將模型整體導出為iges格式后，即可導入到Workbench內，并可在SpaceClaim內對每個圖層部件分別指派材料屬性。
可對細觀混凝土模型進行網(wǎng)格劃分及后續(xù)的模擬分析。
CAD隨機多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 ANSYS Workbench隨機圓形骨料ITZ細觀混凝土模型
在ANSYS Workbench內建立混凝土細觀模型進行有限元分析是混凝土細觀研究的有效手段，混凝土細觀模型可簡化為隨機投放的圓形骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）部件以及水泥漿體等部分組成，對不同的部分賦值相應的材料屬性，以更好的模擬混凝土相關性能。
在ANSYS Workbench內建立隨機圓形骨料混凝土細觀模型可采用CAD隨機圓形骨料插件V2.0實現(xiàn)，在插件內設置模型參數(shù)，運行即可自動在Auto CAD內完成模型草圖繪制。插件可支持設置骨料粒徑滿足截斷正態(tài)分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿足不同的級配要求，以及設定界面過渡區(qū)有無及厚度。
在CAD內將骨料、砂漿、過渡區(qū)分圖層后分別建立獨立的二維部件，并導出為IGES格式文件。
打開Workbench選擇相應的分析系統(tǒng)，將分析類型設置為2D，導入保存的模型并在SpaceClaim內對不同的部件賦值相應的材料。
打開模型，可在ANSYS內進行進一步分析求解。
CAD隨機圓形骨料插件 V2.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1851750
展開 
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 ABAQUS二維混凝土細觀模型的數(shù)字化重建技術(二)圖像映射
上篇文章介紹了基于圖像進行混凝土細觀模型的幾何重構法，詳細步驟可查看下面的連接。
ABAQUS二維混凝土細觀模型的數(shù)字化重建技術(一)幾何重構
https://www.yqgqt.org.cn/post/1990726
本篇介紹二維混凝土細觀模型在ABAQUS中數(shù)字化重建技術的第二種方法——基于ABAQUS背景網(wǎng)格的圖像映射方法。混凝土圖像前處理部分與第一種方案一致，這里不多做贅述，將處理完成的混凝土圖像通過ABAQUS Image To Part 2D插件進行導入，導入時縮放比例參數(shù)（Scaling）設置為0.3，可將分辨率為500×500 px的圖像建立尺寸為150×150 mm的試件模型（0.3 = 150/500）。模型建立后采用EasyCDP Mortar&ITZ插件設置混凝土損傷塑性材料參數(shù)，本案例不考慮骨料的損傷破壞。
設置分析步、載荷后建立作業(yè)，并在提交作業(yè)前采用ABAQUS CDED插件設置混凝土開裂。
提交作業(yè)完成模擬分析。
展開 混凝土細觀模型壓縮拉伸數(shù)值模擬
基于Python語言對abaqus進行二次開發(fā)，從細觀層面建立混凝土細觀模型，根據(jù)瓦拉文公式計算出多級配骨料含量，實現(xiàn)多級配骨料隨機投放與干涉檢驗，建立圓形，多邊形骨料模型。基于細觀模型壓縮，拉伸數(shù)值模擬調試收斂。需要幫助私聊我QQ827590183
ABAQUS混凝土細觀3D模型-含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積
混凝土細觀結構對其宏觀力學性能具有決定性影響。界面過渡區(qū)（ITZ）作為骨料與水泥基體間的薄弱相，顯著影響混凝土的力學行為與耐久性。在ABAQUS中構建含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實反映混凝土細觀非均質特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對材料性能的影響機制。該研究為揭示混凝土損傷演化規(guī)律提供理論支撐，對優(yōu)化配合比設計、提升結構耐久性具有重要學術價值與工程應用前景。
三維混凝土細觀模型通過CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件建立，模型中不同粒徑分組的骨料及ITZ均已分圖層，同一模型中最高支持設置七相不同種類的材料。
通過AutoCAD軟件將骨料、ITZ、水泥砂漿部件分別導出為iges格式文件后，再以部件的形式導入到ABAQUS內建立混凝土細觀有限元三維模型。
分別設置骨料、界面過渡區(qū)、水泥砂漿的材料屬性，并進行指派截面。
可根據(jù)研究的需要設置分析步、相互作用及載荷，并進行混凝土細觀模型的裝配操作。
進行混凝土細觀三維模型的網(wǎng)格劃分，本案例中采用二次四面體單元（C3D10）,單元數(shù)量為362萬個。
在使用插件建立混凝土細觀三維幾何模型時，應合理設置建模參數(shù)，以確保網(wǎng)格劃分的質量。
展開 COMSOL細觀混凝土微裂紋毛細吸水模型
本案例通過COMSOL建立二維混凝土細觀微裂紋模型，模型可進行吸水及離子擴散等方面的研究。幾何模型包括水泥砂漿、粗骨料、砂漿骨料界面過渡區(qū)（ITZ）及隨機分布于水泥砂漿內的微裂紋毛細管網(wǎng)四部分，旨在探究通過多插件聯(lián)合創(chuàng)建復雜模型的可行性。
多邊形骨料混凝土細觀模型通過CAD隨機多邊形插件2D專業(yè)版參數(shù)化建模生成。
在AutoCAD混凝土細觀模型的基礎上，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劃分插件時可以精準識別外形與孔洞。采用Voronoi算法在砂漿中建立的隨機毛細管網(wǎng)如下。
將生成的模型文件另存為dxf格式，并將其導入COMSOL內，需注意導入時應選定相應的層，并利用布爾運算建立對應的幾何。
對模型中的不同組分設置相應的材料屬性。
劃分網(wǎng)格及完成后續(xù)的仿真分析。
展開 二維混凝土細觀模型
基于Python語言對abaqus進行二次開發(fā)，從細觀層面建立混凝土細觀模型，根據(jù)二維平面瓦拉文公式，實現(xiàn)多級配骨料含量細觀模型建立。需要的聯(lián)系我QQ827590183
ABAQUS基于CT掃描重建與CDP模型的混凝土細觀損傷斷裂三維數(shù)值模擬
上篇文章介紹了ABAQUS通過CT或切片數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)，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(shù)。
將混凝土細觀部件進行裝配，添加分析步，并在載荷中設置受壓載荷。
建立并提交作業(yè)，查看最終的模擬結果。
abaqus鋼筋銹蝕導致混凝土保護層脫落細觀模型
abaqus鋼筋銹蝕導致混凝土保護層脫落細觀模型
鋼筋銹蝕影響：
細觀模型：
混凝土損傷：
保護層脫落：
COMSOL混凝土細觀單軸拉伸斷裂模擬基于相場損傷模型
混凝土細觀模型
構建骨料、砂漿、界面過渡區(qū)三種組分的混凝土細觀模型，模型構建采用CAD隨機多邊形顆粒插件進行參數(shù)化建模生成，操作詳細步驟可參考：【COMSOL隨機多邊形骨料及界面過渡區(qū)ITZ建模】
插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機投放的算法進行實現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過參數(shù)進行定義；界面過渡區(qū)（ITZ）采用單獨的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來獲得表征混凝土細觀特征的隨機骨料模型。
相場斷裂理論
現(xiàn)階段在有限元框架下模擬裂紋擴展的數(shù)值分析方法主要有單元刪除法、界面單元法、擴展有限元 (XFEM)等；相場理論是通過在尖銳裂縫擴展的邊界引入0~1的相場來反映材料的損傷或斷裂程度，通過相場的控制方程來實現(xiàn)變量的演化。相場 (phase-field) 斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，是基于傳統(tǒng) Griffith理論, 通過能量平衡理論研究裂紋的擴展行為，與其他斷裂理論相比，相場理論具有便于描述裂紋的形成、分岔等復雜情況，網(wǎng)格敏感性較小等優(yōu)點。
模型樣圖
建模采用的CAD模型樣圖可在下面鏈接下載：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 COMSOL基于切片掃描的混凝土細觀模型三維重建
本案例介紹在COMSOL內基于立方體混凝土試件的切片掃描圖像數(shù)據(jù)進行混凝土骨料及砂漿基體細觀模型的三維重建。
首先需要獲取混凝土試件的切片掃描圖像，這里采用物理切片的方式，逐層掃描尺寸為150×150×150的立方體混凝土試件斷面圖像，并通過圖像識別前處理以區(qū)分混凝土中的骨料及砂漿部分。
采用CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土試件的斷層掃描文件在AutoCAD內進行實體模型的三維重建。
將AutoCAD混凝土模型中的骨料及水泥砂漿基體部分分別導出iges格式文件后再導入到COMSOL內。
可對三維重建后的混凝土細觀模型進行網(wǎng)格劃分，并完成后續(xù)的仿真模擬。
展開 Abaqus隨機圓形骨料ITZ細觀混凝土CDP軸壓模型
混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區(qū)，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實體界面過渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。
對各部件進行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過渡區(qū)采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。
為模擬模型的軸壓狀態(tài)，新建長方形部件作為壓力機的鋼制壓板，設置壓板與混凝土試件間的接觸，并將下側壓板固定，上側壓板添加豎直向下的位移。
對模型進行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析并查看結果。
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