隨機骨料填充的案例
【Abaqus二次開發】骨料隨機填充及映射網格法
<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。
展開 Abaqus骨料填充插件(AbqGeomPacking)
二維骨料填充模型
1.1 矩形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充矩形骨料，矩形骨料長度可按范圍指定，同時可控制矩形骨料間的最 小間距(如果為負數，則表示矩形可相交)。
圖1.1 二維矩形骨料填充模塊
1.2 橢圓骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充橢圓骨料。
圖1.2 二維橢圓骨料填充模塊
1.3 圓形骨料填充模塊
1.3.1 矩形邊界圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.3 二維圓形骨料填充模塊(矩形邊界)
1.3.2 圓形邊界圓形骨料填充模塊
用于在圓形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.4 二維圓形骨料填充模塊(圓形邊界)
1.3.3 雙層圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內填充雙層圓形骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖1.5 二維雙層圓形骨料填充模塊
2. 三維骨料填充模型
2.1 纖維填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內變化，同時可控制纖維間的最小間距。
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
展開 ANSYS隨機骨料 纖維混凝土 三維隨機纖維骨料 隨機纖維 隨機裂縫 隨機幾何模型
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機模型：
3、ANSYS隨機裂縫巖石節理裂隙
建模插件：
CAD隨機幾何3D插件
ANSYS隨機多面體骨料 三維多面體投放 隨機骨料混凝土細觀模型
模型采用CAD隨機多面體3D插件建立并導入ANSYS軟件。
在ANSYS內進行網格劃分。
ANSYS隨機多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見的球體干涉，本程序可達到更好的隨機度，以實現大粒徑與小粒徑的匹配度。
COMSOL隨機多面體骨料 三維凸多面體骨料 無規則孔隙 三維混凝土細觀 三維骨料模型
混凝土模型
三維混凝土細觀模型的建立是進行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內生成所需要的三維混凝土細觀模型。
將該模型分圖層導出為.iges格式文件，這里分圖層導出是為了可以分部件導入到comsol軟件內，更方便材料賦值等操作。
本模型共導出四個iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。
然后將iges文件分別導入到comsol內，這里建議每導入一部分后緊接著進行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導入另一部分，否則可能會出現材料賦值難以選取的問題。
最后進行網格劃分、邊界條件、模擬計算等操作即可。
這里再放一張賦值不同材料后的模型：
插件下載
CAD隨機多面體3D插件
模型樣圖
隨機多面體骨料_AbyssFish.rar
展開 AbqParticle骨料填充插件-3.1版
AbqParticle迎來重大升級，支持多面體和混合骨料填充，骨料支持數量和填充率控制，支持周期性約束填充。
隨機多面體骨料隨機投放小軟件
基于CAD骨料隨機投放插件，生成隨機多面體骨料，可以定義四種骨料粒徑范圍，定義四種骨料界面過渡區厚度，將每種骨料及其界面過渡區單獨封裝進不同圖層，對于后續材料的定義提供便利，具有CAD接口的有限元軟件均可使用，所有骨料均執行干涉檢查，基體均已扣除骨料占據部分體積，插件下方可直接讀取各項體積，是一款非常實用的小插件
PYTHON隨機2D多邊形骨料（骨料基質分開） ￥100
PYTHON隨機2D多邊形骨料（骨料基質分開）
Abaqus 三維多面體骨料 隨機多面體3D 無干涉多面體骨料模型
在三維混凝土細觀模型的構建過程中，為了簡化建模及模擬過程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來近似取代混凝土內的粗骨料，部分學者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進行建模，而在混凝土中，骨料多為不規則的多面體形式，這就使得模型與實際產生一定的差異。
而在Abaqus建模過程中隨機多面體骨料的生成以及多面體骨料的干涉判別是幾何模型的難點。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現不同集配的混凝土隨機多面體骨料模型。
建模教程
首先采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內生成所需要的三維混凝土細觀模型。
將該模型分圖層導出為.iges格式文件，這里分圖層導出是為了可以分部件導入到Abaqus軟件內，更方便材料賦值、網格劃分等操作。
本模型共導出四個iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。然后將iges文件分別導入到Abaqus內，對部件進行裝配。
最后進行材料賦值、接觸指定、網格劃分、邊界條件、模擬計算等操作即可。
插件下載
CAD隨機多面體3D插件
模型樣圖
隨機多面體骨料_AbyssFish.rar
展開 三維隨機多面體骨料（隨機多邊形）建模
隨機骨料模型
混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的級配及骨料含量顯著影響其宏觀力學特性。為了最優化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的力學性能，對其細觀結構開展數值模擬仿真分析，開展級配優化設計和研究具有重要的意義。而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數值模擬分析的前提和基礎。 此外在磨削分析中，將磨料建模為指定粒徑的隨機凸多面體可更好的考慮磨具中的磨粒對被磨削固體表面擠壓和沿表面運動所引起的損失或材料流失。
2.建模方法
目前對于三維隨機骨料模型，主要有以下三種建模方法：
方法一：將顆粒增強復合材料結構離散為體素模型，根據骨料含量模型中的一部分單元被假設為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學性質的影響。
方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。
方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。
本文主要介紹該類型隨機多面體（多邊形）骨料模型的建模方法。
3.單個隨機多面體（多邊形）骨料模型
本文按照以下步驟，基于ABAQUS開發Python腳本：
第一步根據所需的骨料級配，在一定粒徑下建立所需尺寸的外接球。
第二步建立與球體外切的正六面體模型。
展開 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
1057593923@qq.com
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 
abaqus采用python腳本產生隨機圓形骨料（附贈ansys圓形骨料命令流對比學習） ￥20
為分析混凝土梁時考慮粗骨料的作用及其隨機分布的影響，基于abaqus平臺，編寫python腳本生成隨機骨料，以便對混凝土梁進行更深入的分析。腳本為隨機分析研究提供一定的借鑒，也為嘗試用python在abaqus上做二次開發的同學提供借鑒和思路。
在這里需要說明的是，原腳本為某老外分享給某abaqus大神，而后分享給我。我對腳本進行了注釋和修改，使得更加易懂和更易進行有限元分析。
此外，還分享能實現同樣功能的ansys命令流，以便各位進行對比學習。
值得強調的是，我個人覺得ansys命令流更加易懂，可能這符合工科所學（邏輯及表述方式）。
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
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1529928183169_model3D.jpg"></div>
</div><p>目前大家建立含有夾雜、顆粒或孔隙的模型都是通過編程實現的，MATLAB或者Python都可以，對于二維模型而言，有一定編程基礎的人而言，這個工作量還可以，但是即便如此，對于三維模型，很多編程高手也是無可奈何，不僅要花費大量的時間，還不一定搞的出來，即便搞的出來，也都不通用，因為每個人的需求不同，比如：顆粒形狀、填充率、單相或者多相等等，所以對于2d或3d夾雜、顆粒或孔隙模型的建立，很多人望而卻步，花費了大量時間學習還沒有搞定。</p><p>------------------</p><p>本帖子給出了一種方法，它可以支持自定義形狀，支持定義填充率設置的，簡單的圓形、橢圓形狀更是不再話下。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。
展開 LS-DYNA | 隨機顆粒的填充
有需求聯系QQ：1772619227
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
展開 