隨機骨料填充，cohesive傳熱
關注創建者：靜默本無緣 創建時間：2021-03-26
隨機骨料填充，cohesive傳熱的實例教程
<h2 class="ql-align-center"><strong>0.出發點</strong></h2><p>用abaqus做細觀模擬，隨機填充顆粒/纖維是跳不過的坎，網上有很多插件或腳本，技術鄰也有不少大咖做了些插件，但個人而言更傾向于腳本，雖然插件使用起來方便，不過有時需要根據具體要求修改模型，此時腳本的靈活性就體現出來了。今天跟大家分享怎么通過python編寫隨機填充骨料的思路：</p><ol><li>二維模型，主要是將基體做partition，比較簡單；而做partition用的草圖就需要用python批量生成，操作跟普通CAE界面做partition類似。</li><li>三維模型直接用上述方法比較難，此時可以建立多個part，或將骨料作為一個part跟基體在assembly模塊進行裝配，并巧用Merge/cut功能即可。</li><li>網格映射法主要是通過將獲得骨料中的點坐標，把它映射到已畫好結構化網格的另一個part中；這種方法的有點在于施加<strong>周期性邊界條件</strong>很方便。</li></ol><h2 class="ql-align-center"><strong>1. 普通隨機骨料填充</strong></h2><p>下面是按照上述思路編寫的2D及3D骨料隨機填充模型，其中二維模型支持<strong>圓形、橢圓及多邊形</strong>（可定義邊數），指定粒徑和含量比較方便。
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模型中骨料按粒徑劃分為三個組別，并通過堆積算法實現高填充率的隨機密堆積排布，同時在每顆骨料外圍自動生成可設置厚度的ITZ層。插件分別對不同粒徑范圍的骨料、對應的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續材料賦值與處理分析。
利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導出為IGES格式文件。
CAD隨機多邊形插件2D專業版7個月前
隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀COMSOL模型：
隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀ABAQUS模型：
隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀ANSYS Workbench模型：
使用須知
1、插件使用需注冊，售價為單機許可價格；
2、插件兼容Windows
例如：
在混凝土砂石骨料中，通過優化粗細砂和碎石的級配，可以提高砂漿的密實度和混凝土性能。
在金屬粉末冶金和3D打印領域，金屬顆粒的級配對材料致密度和力學性能有重要影響。
塑料顆粒在注塑成型和擠出成型過程中，合理的級配可以提高產品的表面質量和力學性能。
在玻璃纖維、碳纖維等填充材料中，需根據產品要求調整短纖維和長纖維的比例，以達到最佳的材料強度和韌性。
以糧倉中谷物顆粒的存儲為例，DEM 可以模擬谷物在倉內的填充過程，預測谷物堆積的形狀和密度分布，幫助優化糧倉的設計，確保存儲的穩定性和高效性。這種對顆粒個體行為的精確模擬，是 CFD 難以企及的。
（二）處理復雜顆粒特性和相互作用
DEM 能夠輕松應對復雜形狀和具有特殊性質的顆粒。通過定義合適的顆粒形狀模型和相互作用參數，DEM 可以準確模擬不同形狀顆粒的運動和相互作用。
用戶界面如下：
圖2.52 周期性網格劃分模塊
2.4.4 Cohesive單元插入模塊
該模塊用于對全局網格進行0厚度Cohesive單元插入。用戶界面如下：
圖2.53 Cohesive單元插入模塊
2.4.5 桁架結構模型生成模塊
該模塊根據Voronoi模型的邊創建圓柱體，生成桁架結構模型。
用戶界面如下：
圖2.52 周期性網格劃分模塊
2.4.4 Cohesive單元插入模塊
該模塊用于對全局網格進行0厚度Cohesive單元插入。用戶界面如下：
圖2.53 Cohesive單元插入模塊
2.4.5 桁架結構模型生成模塊
該模塊根據Voronoi模型的邊創建圓柱體，生成桁架結構模型。
參數界面</strong></p><p>參數界面用于設置骨料形狀參數和隨機填充算法的控制參數，如圖3所示。當默認設置無法滿足建模需求時，可以嘗試調整。</p><p>（1）橢球（繞X軸的旋轉橢球）</p><p>Axis Ratio：橢球旋轉半徑和橢球旋轉軸一半的比值。通過調整Axis Ratio的最小值和最大值來控制橢球的形狀。
化工與材料工程：涵蓋反應器內顆粒流動與混合優化以及顆粒填充與成型過程控制。
農業與食品工程：應用于種子播撒與肥料施用技術優化以及糧食干燥與儲存過程管理。
插件介紹
Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三維具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的隨機球體骨料及骨料-水泥界面過渡區(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。
最密填充理論：認為在給定體積內，骨料顆粒應當按照最密方式填充，以達到最佳的力學性能。
2). Fuller和Thompson理論：該理論提出了一種骨料分布曲線，即Fuller-Thompson曲線，用于描述混凝土中骨料的分布情況。
3). Mortar Theory：該理論考慮了混凝土中水泥漿體與骨料之間的相互作用，提出了一種更加綜合的骨料分布理論。
