隨機材料的案例
Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
Abaqus 考慮材料隨機性的復合材料漸進損傷分析
由于制造工藝、外部環境等的影響，材料的隨機分布是個普遍存在的現象。目前針對復合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機性對仿真結果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序將材料隨機性引入復合材料的漸進損傷分析中，對比了不同的隨機分布對仿真結果的影響。
本文的仿真對象為一種短切纖維復合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機性對計算結果的影響。
材料的隨機性一般可以認為服從正態分布或者weibull分布。正態分布可以通過Box-Muller算法實現。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機變量，來構建服從正態分布隨機變量的一種方法。具體實現方法為：選取兩個服從
[0,1]
上均勻分布的隨機變
量
U
1
、
U
2
，
X
、
Y
滿足
則
X
與
Y
服從均值為0，方差為
1
的正態分布。
通過上述算法，可以在Fortran中生成纖維取向在[0,90]之間服從正態分布的隨機數，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數的方法可以參照文獻[1]。http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1205134中同樣采用了文獻[1]中的方法生成了服從Weibull分布的隨機數。
復合材料的損傷萌生準則和損傷演化準則可以參考http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124。與之不同的是由于芳綸紙厚度很小，本文中只考慮了材料的面內損傷行為。
展開 Abaqus隨機材料映射網格插件：Random Material Mesh - AbyssFish ￥128
插件介紹
Random Material Mesh - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件將材料隨機批量賦值給部件的網格單元。插件支持二維及三維部件的所有網格類型，可指定任意多種（實際材料種類＜10^7）不同材料。注意，插件僅提供空材料指定網格功能，并不能生成隨機的材料屬性，需要手動或借助其他插件設置材料行為參數。
模型展示
使用教程
模型以二維部件的軸壓試件為例，介紹隨機材料網格插件的使用方法，并與均質材料進行對比分析。
?打開Abaqus新建幾何模型，并劃分網格。
?在Abaqus的Plug-ins菜單下，找到AF_ RandomMaterialMesh，點擊打開插件。選擇需要編輯的模型及部件，并制定其材料種類的數量。這里制定10種不同的材料。
?切換到屬性模塊，可查看材料制定情況。
?打開材料管理器，依次對制定的材料進行參數設置。這里也可以采用復制的方式，將已有的材料屬性復制一份并稍作修改，注意復制后需要保證材料名稱與需要編輯的材料一致。本案例中材料（1~10）的彈性模量分別為（1~10）× 10^5。
?建立分析步，指定荷載等并提交分析。
?最終非均質材料與均質材料（E = 5.5×10^5）計算結果如下。
說明提醒
插件可運行在WindowsXP、7、8、10、11系統上，支持Abaqus6.14、Abaqus2017~2023及以上版本。
插件需要注冊，售價為單機許可的價格，購買后請聯系QQ：1135122921獲取許可證。
展開 考慮纖維隨機取向的復合材料漸進損傷分析在abaqus中umat子程序的實現
由于制造工藝、外部環境等的影響，材料的隨機分布是個普遍存在的現象。目前針對復合材料的分析中，絕大部分并未考慮材料隨機性對仿真結果的影響。鑒于此，本文通過Umat子程序將材料隨機性引入復合材料的漸進損傷分析中，對比了不同的隨機分布對仿真結果的影響。
本文的仿真對象為一種短切纖維復合材料(芳綸紙)，主要從宏觀的角度研究了短纖維取向隨機性對計算結果的影響。
材料的隨機性一般可以認為服從正態分布或者weibull分布。正態分布可以通過Box-Muller算法實現。Box-Muller算法是通過服從均勻分布的隨機變量，來構建服從正態分布隨機變量的一種方法。具體實現方法為：選取兩個服從
[0,1]
上均勻分布的隨機變
量
U
1
、
U
2
，
X
、
Y
滿足
則
X
與
Y
服從均值為0，方差為
1
的正態分布。
通過上述算法，可以在Fortran中生成纖維取向在[0,90]之間服從正態分布的隨機數，以下為部分代碼
Fortran中生成服從Weibull分布隨機數的方法可以參照文獻[1]。
復合材料的損傷萌生準則和損傷演化準則可以參考https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1260993。與之不同的是由于芳綸紙厚度很小，本文中只考慮了材料的面內損傷行為。
展開 隨機有限元模型（賦予不同單元隨機材料屬性腳本） ￥20
基于概率理論和有限元數值模擬技術，在ABAQUS平臺上編制PYTHON材料隨機模擬程序，建立了考慮鑄鋼材料不均勻性的隨機有限元模型，分析了鑄鋼材料不均勻性對索鞍極限承載力的影響規律。
材料屬性采用PYTHON的NUMPY數據庫隨機產生，各單元的彈性模量E和屈服強度fy的參數服從正態分布。
單元所采用的彈性模量的概率分布圖和屈服強度的概率分布圖如下圖所示：
生成的隨機模型如下圖所示：
基于Abaqus的隨機纖維增強復合材料拉伸試樣建模插件
復合材料研究是目前一個較為熱門的方向，復合材料主要分為：①纖維增強復合材料②夾層復合材料③顆粒復合材料④混雜復合材料；對于纖維增強復合材料來說，又分為連續增強復合材料、短纖維增強復合材料。短纖維增強復合材料，其優點在于比強度高、比模量大、可設計性高、耐腐蝕、抗疲勞等，因此成為近年來的研究熱門。
有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布，如果纖維束數量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實現隨機纖維增強復合材料拉伸試樣模型的建立。
接下來對隨機纖維增強復合材料拉伸試樣建模插件進行介紹
一、 算法
此插件核心在于生成不相交的纖維，因此選擇選用解析幾何方法對隨機生成的纖維是否與已經生成的纖維進行相交判斷，有以下兩個難點：
難點一在于纖維是有限長度，轉化為數學模型即為線段之間的最小距離大于二倍纖維半徑，因此應將判斷分為多種情況，①直線之間最短距離為線段之間最短距離，②線段之間最短距離大于直線之間最短距離，由此進行判斷纖維是否相交；
難點二在于如何生成給定纖維體積含量的模型，若直接生成足夠纖維數量的模型，可能會導致纖維體積含量高或低，與預期纖維體積含量有誤差，在此采用不斷逼近的方法，即先生成由體積含量計算的纖維數量，由于纖維還需進行切割，因此此時的纖維體積含量肯定小于預期的纖維體積含量，接下來對此時纖維體積含量與預期纖維體積含量進行比較，若此時纖維體積含量與預期纖維體積含量之差乘試樣總體積大于一個纖維體積，則繼續生成纖維，若此時纖維體積含量與預期纖維體積含量之差乘試樣總體積不足以生成一根纖維，則停止生成。
展開 新論文 | 顆粒材料不確定性量化的隨機離散元方法
研究背景
土體等離散顆粒材料存在著不可忽視的隨機性，這對其力學行為有著強烈的不確定性影響 (Phoon & Kulhawy 1999, Huang et al. 2010, Li et al. 2015)。然而，囿于顆粒材料確定性離散元精細化建模與分析 (O'Sullivan 2011, Liu et al. 2022, 2023) 的復雜性和高昂計算成本，傳統方法難以對其進行隨機力學行為的精細化分析。本研究將概率密度演化理論 (Li & Chen 2009, Chen et al. 2016, Li & Wang 2022) 應用于巖土工程領域，與精細化確定性離散元分析技術相結合，提出了一類分析顆粒材料隨機力學行為的非侵入式隨機離散元方法。
工作概述
本研究建立的針對顆粒材料隨機力學行為分析的
隨機離散元方法框架
大致分為
4
個步驟：
1. 根據試驗數據對
隨機源
進行概率建模，獲得隨機源變量的概率分布；
2. 依據建立的隨機源概率分布模型，進行基本隨機變量的
概率空間剖分
，生成一系列代表性點及其賦得概率；
3. 在每個代表性點下，對顆粒材料代表性體積元進行
確定性離散元分析
，獲得其關鍵力學響應隨應變的演化曲線；
4. 將代表性點下的賦得概率和確定性響應信息代入
Li-Chen 方程
，采用概率密度演化方法數值求解獲得關鍵響應量和隨機源變量的聯合概率密度函數，進而積分獲得關鍵響應量的概率分布。
研究框架的整體分析流程如下圖所示：
數值結果
應力比隨應變的概率密度演化特征：
(a. 概率密度云圖; b. 概率密度曲面; c. 均值和2倍標準差; d.
展開 使用Frotran90實現ls-dyna巖石隨機材料賦予 ￥20
巖石的隨機賦予材料可有兩種方法：
第一種如圖1所示，可以將每個單元建立后才能一個part并賦予一個材料。這種方法不能用于單元太多的，因為單元太多（達到上百萬）也就意味著要建立上百萬的part，不現實。
圖1
第二種方法是如圖2所示：
圖2
這種方法是首先將網格劃分成若干組（如20組），每組為一個part。將網格隨機挑選放入每組中，每組數量不同并賦予不同材料。每組網格數量可以成正態分布（或高斯分布），如圖3。本程序也是基于這種思路寫的
圖3
使用這種方法進行彈體高速打擊巖石的數值模擬，效果圖如下：
程序的使用方法可見視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1wA4y1Q7eq?spm_id_from=333.999.0.0
展開 LS-DYNA模擬材料的隨機失效
材料左右/上下并非對稱結構
如果不是隨機失效，材料呈現1/4對稱
Abaqus隨機材料分區插件：Random Material Partition ￥238
插件介紹
ABAQUS Random Material Partition插件可對ABAQUS中已分區的部件進行任意多種材料及占比的隨機指派。
插件使用前需要手動對部件創建分區，或通過Abaqus導入已經分區完成的部件。
插件支持三維實體模型或二維平面殼模型。
插件支持設置任意多種材料分組，且可設置每組材料所占分區數量的比例。
需要注意插件僅完成空材料的隨機分區功能，并不會生成材料參數，材料屬性需要用戶自行設置。
說明提醒
該插件可在 Windows 10 和 Windows 11 系統上運行，支持 Abaqus 6.14~2023版本。
插件需要注冊，注冊完成后即可永久使用。該插件為單機許可銷售模式，購買后請聯系我們以獲取許可證。
展開 基于Abaqus的隨機纖維增強復合材料拉伸試樣建模插件2.0
復合材料研究是目前一個較為熱門的方向，復合材料主要分為：①纖維增強復合材料②夾層復合材料③顆粒復合材料④混雜復合材料；對于纖維增強復合材料來說，又分為連續增強復合材料、短纖維增強復合材料。短纖維增強復合材料，其優點在于比強度高、比模量大、可設計性高、耐腐蝕、抗疲勞等，因此成為近年來的研究熱門。
有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布，如果纖維束數量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實現隨機纖維增強復合材料拉伸試樣模型的建立。
一、新增功能
爭對此，可對隨機纖維增強復合材料拉伸試樣進行插件建模，在前一版本中，主要基于下面的標準試樣進行短纖維模型的建立。
插件版本1.0
但是實際中，不同研究人員所用拉伸試樣尺寸可能不一致，為解決這一問題，發布了復合材料拉伸試樣插件2.0版本了，在該版的插件中，我們將拉伸試樣的尺寸考慮在內，將試樣尺寸變成為用戶自定義的參數。
展開 NO.7 FEM彈藥動爆，彈速2000m/s（材料帶隨機失效）
Keywords: FEM, 彈藥動爆,小型重啟動刪除炸藥，材料隨機失效
Tools: LS-PrePost , LS-DYNA SMP
左側圖中彈體材料帶有隨機失效，右側圖中彈體材料不帶隨機失效
轉發請注明出處
若需要相關k文件，私信本人購買
隨機生成-隨機分布-隨機形狀-骨料-夾雜-孔隙-纖維模型-混凝土復合材料涂層等模型
隨機分布適用于很多行業，但是由于目前abaqus的自身建模限制，很多模型都不能直接建立，只能通過Python建立，但是對于復雜模型，Python的開發也是很吃力，特別是對于三維模型，因此，必須找到一種好的方法進行模型的建立，個人通過不斷嘗試摸索找到了一種解決隨機分布模型的通用方法，適合于各種行業模型的建立，給出一些效果圖，類似的圖形或者涉及到隨機分布的模型圖，大家可以直接咨詢，另外對于規則模型的建立這種方法也是非常使用的，聯系郵箱或qq1057593923@qq.com
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ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學、各種模型調試及解答問題等等，傾囊相教）
展開 如何在abaqus中實現材料的隨機分布——一個簡單的例子和實現思路 ￥20
如何在abaqus中如何實現材料性質隨機分布，這里簡單的介紹一下，因為有很多人看，我也是借鑒別人的，所以就是和大家分享，由于第二種方法是別人的。我就先介紹詳細第一種，第二種方法給出他的思路。背景的話，是復合材料強度和脆性材料一般滿足概率分布。
第一種方法是通過 Python 腳本來實現。通過循環建立多種材料，每種材料賦給單元。難點在于如何選中單元。我是通過嘗試了幾次就弄好了，可能需要一點python基礎，但是很少。
第一種方法是通過 用戶子程序 Umat 來實現。在初始步生成數據，通過模塊傳遞數據， 保持不變。
補充說明：第一種方法恩 因為做得比較簡單 就是用了一個for循環來創建了材料，需要做得python如何創建材料，其次用了region的命令來選擇region.
展開 骨料/夾雜/顆粒/孔隙/纖維（自定義形狀）-隨機分布-隨機形狀-混凝土、復合材料等 ￥699
本來是自己摸索后準備自己使用的，但是效果圖（上一個帖子）一發，許多科學工作者（巖土、混凝土、涂層、復合材料等方向）都來問方法，但是自己又沒有充足時間一一解答，也沒有時間做視頻教程，就干脆做了一份電子版教程和素材，這個主要是自定義2D和3D幾何形狀的方法（簡單的形狀就不再話下了）。</p><p>形狀：任意形狀， 空間類型：2D和3D， 支持：單相、多相， 支持：及配比，支持：填充率 ...</p><p>由于含有的文件過多，無法上傳，壓縮后格式不支持，單個傳只有個別支持，怕大家搞亂文件的存放，因此就不上傳了，只上傳了2D和3D文件的截圖。</p><p>如需要購買請站內私信，防止買到不適合自己的東西，造成不必要的麻煩，東西我會發送至個人郵箱的。</p><p>--------------------</p><p>ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學會各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種小插件以及小程序，價值3000+、專門定制視頻、全程親自教學、各種模型調試及解答問題等等，傾囊相教）</p><p><br></p>
展開 ANSYS混凝土三維隨機骨料 混凝土細觀 隨機球體 顆粒增強復合材料建模
現階段在ANSYS內進行隨機混凝土模型構建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應具有一定的程序設計能力。
為了方便快捷的構建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導入的方式，實現無編程構建混凝土隨機骨料。
模型構建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：
插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。
將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。
2、ANSYS Workbench 導入
打開ANSYS Workbench，在幾何內進行導入預先保存的.sat文件：
后續進行網格劃分等操作，在ANSYS Workbench內進行即可：
插件下載
建模用到的CAD插件下載：
CAD隨機球體顆粒插件
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