Abaqus多面體的案例
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細觀建模
ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構建混凝土細觀結構，克服了傳統隨機分布模型與實際骨料沉降行為的偏差，更精準反映骨料在混凝土中的分布特征，可實現高骨料占比下的力學響應模擬，為混凝土損傷機理研究、材料參數標定及多尺度耦合分析提供可靠依據。本案例介紹在ABAQUS內建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。
混凝土細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內建立模型后將骨料導出為iges格式文件。
在ABAQUS CAE中將骨料模型導入建立部件，如需對不同骨料分別設置材料屬性也可將骨料分為三個部件分別導入。
對混凝土細觀模型中的各組分設置不同的材料屬性，在混凝土細觀研究中可選用EasyCDP_Mortar&ITZ插件生成混凝土損傷塑性模型材料。
采用四面體單元進行混凝土骨料的網格劃分。
建立不同骨料部件的裝配。
或是通過AutoCAD軟件對骨料進行處理后導出卵石狀骨料模型，并導入到ABAQUS內。
如需進行三維混凝土細觀受壓損傷開裂方面的仿真模擬也可參考ABAQUS三維混凝土細觀受壓損傷斷裂數值模擬視頻教程。
展開 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 ABAQUS隨機多面體顆粒生成 ￥50
基于python語言的隨機多面體顆粒代碼，ABAQUS直接生成，可調節尺寸大小，數量。
Abaqus隨機多面體骨料及界面過渡區ITZ三維模型建模
建模教程
首先采用CAD隨機多面體&過渡區3D插件進行模型的構建，模型構建時只需要設置好相應的建模參數，插件會自動在AutoCAD軟件內建立起隨機分布的三維多面體與界面過渡區（ITZ）模型，隨機多面體及界面過渡區的厚度等模型參數均可指定。
隨機多面體模型的建立，實現多面體骨料以及多面體三維過渡區的幾何模型：
有限元模型
在AutoCAD軟件內將外部基體、骨料、過渡區分別導出為iges格式文件，在Abaqus內對這三份文件分別導入部件，并進行裝配：
建立起隨機多面體骨料及界面過渡區的Abaqus幾何模型：
后續可進行模型的力學分析等。
建模插件：
CAD_隨機多面體&過渡區插件
展開 
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細觀抗壓模擬
創建作業并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細觀模型受壓模擬結果。
Abaqus三維隨機多面體插件 Random Polyhedron Aggregate 淵魚 ￥188
提示說明
插件運行中的提示信息將出現在Abaqus下側的消息區內，在運行中可查看消息提示。
程序運行及完成提示：可根據提示信息確定程序的運行狀態。
插件未注冊提示：插件未注冊會出現注冊提示信息，此時插件僅可進行默認參數建模測試，注冊后不再出現該提示。
投放跳過提示：當指定的多面體面數過少時，可能會存在無法生成多面體實體的情況，這時程序會跳過當前多面體的投放（但是多面體所在區域的干涉檢測會存在），可以適當增加多面體的面數參數來避免該現象的發生。提示中的輸出序列為跳過的partAgg編號。
建模教程
?打開插件設置參數，點擊OK自動生成裝配體模型。
?可在裝配中將骨料進行合并，方便批量操作。
?手動建立長方體部件，進行裝配并與所有骨料進行差集，實現基體部件的建模。
?為骨料及基體指定材料屬性參數等信息。
?設定分析步。
?指定骨料與基體間的相互作用。
?添加荷載信息。
?進行網格劃分。
?建立作業并提交分析。
?可視化查看結果。
適用版本
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。
說明提醒
插件需要注冊，注冊完成后注冊的計算機永久可用，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 在abaqus中生成voronoi多面體的方法
這篇小文旨在介紹在abaqus中生成Voronoi凸多面體的方法，在模擬晶體或類似結構時，經常需要生成許多相互連接的Voronoi多面體，如圖1所示。通常方法是利用MATLAB或是其他軟件生成多面體的空間結構，然后導入abaqus進一步處理。此外還有國外學者開發的neper及其衍生軟件可以使用，不過該軟件目前僅支持Linux操作系統，而且往往需要用戶做進一步的開發才能滿足該用戶特定的需求，對于使用者的編程能力要求較高。
圖1 Voronoi多邊形示意圖
其實生成Voronoi多面體這一過程不需借助第三方軟件，在abaqus中合理利用腳本也可以實現。Abaqus常用的腳本語言是Python，Python是一種簡單易學的編程語言，而且abaqus腳本學習起來也很輕松，因為用戶在abaqus的圖形界面里每做一個操作，rpy文件就會記錄下對應的腳本命令（一些特殊的操作除外），再配合上help文檔的詳細說明，很多新手也可以在短時間內運用腳本來解決一些仿真中比較繁瑣的問題。
Python庫Scipy提供了現成的Voronoi類，和MATLAB里的函數一樣，可以提供voronoi各個單元的空間點坐標，有了voronoi類后，我們就可以愉快地使用它了，在使用之前，首先需要生成voronoi多面體的種子點，通常種子點是空間上隨機分布的點，不過如果我們對種子點施加一定的控制，可以生成很多有趣的空間形狀，比如蜂窩狀的空間結構。生成種子點后，將種子點坐標代入類中，就可以建立一個voronoi類了。隨后就可以把這個voronoi類的信息轉化為幾何信息，利用abaqus的建模功能，生成voronoi多面體實體（也就是軟件腳本語言中的cell對象）。
Abaqus提供了從點到線到面到體的生成過程，生成voronoi多面體的過程就很好地體現了這一點：
1.
展開 ABAQUS隨機多面體骨料再生混凝土細觀力學分析
本案例通過CAD隨機多面體3D插件建立隨機分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導入ABAQUS內，通過對再生骨料及普通骨料的設置，進行再生混凝土的軸壓力學研究。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機多面體3D V1.0插件建立混凝土骨料、水泥砂漿基體模型，并將普通骨料（紅、綠）、再生骨料（黃）、立方體基體分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對普通骨料、再生骨料、砂漿分別進行材料設置。
建立剛體加載板并與再生骨料混凝土細觀模型進行裝配。
設置荷載施加板與混凝土部件之間的相互作用。
對上部荷載施加板添加豎向位移，下部板設置為固定約束。
對再生混凝土模型進行網格劃分。
創建并提交作業，查看結果。
展開 ABAQUS三維隨機多面體骨料及ITZ細觀混凝土建模
本案例介紹通過CAD隨機多面體&過渡區3D插件建立隨機分布的三維多面體骨料及界面過渡區細觀混凝土模型，并將模型導入ABAQUS內進行多相材料的指定。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機多面體&過渡區3D V1.0插件建立隨機投放的多面體骨料、界面過渡區(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時已將不同組分分圖層繪制，方便批量導出及后續的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導出為iges格式文件。
將導出的iges模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
可對多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動設置材料，也可采用EasyCDP插件快速生成混凝土損傷塑性材料后，再指派到砂漿及ITZ部件。
在裝配中將兩組多面體骨料、水泥砂漿、過渡區部件進行裝配，完成三維細觀混凝土模型的建模。
CAD_隨機多面體&過渡區插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1909149
展開 ABAQUS混凝土細觀3D模型-含界面過渡區的多面體骨料密堆積
在ABAQUS中構建含界面過渡區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、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律提供理論支撐，對優化配合比設計、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、水泥砂漿的材料屬性，并進行指派截面。
可根據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格劃分，本案例中采用二次四面體單元（C3D10）,單元數量為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，以確保網格劃分的質量。
展開 abaqus三維幾何體建模插件(包括多面體和混合顆粒)V3.0
[圖片]
Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現的方式，這極大的節省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內的方式。可實現多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 多面體網格介紹polyhedral element
從文獻資料看，部分學者采用類似于CFD仿真的六面體核心網格，基于Abaqus做了部分二次開發，取得了一些進展。
膝關節的Abaqus結構仿真多面體網格（圖源：《An open-source ABAQUS implementation of the scaled boundary finite element method to study interfacial problems using polyhedral meshes》，《
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
》期刊）
4 多面體網格生成
從數學原理上來說，多面體網格是基于四面體網格生成的，無法直接基于光滑曲面生成。因此，高質量的初始網格是非常重要的步驟。
基礎步驟：
1 對曲面劃分原始三角形網格
2 對三角形單元取形心和各個邊的中點
3 連線形心和各邊的中點
4 若三角形邊線在曲面內部，則直接連接兩側三角形形心
多面體網格示意圖（圖源：《Polyhedral Mesh Generation for CFD-Analysis of Complex Structures》，慕尼黑工業大學畢業論文）
對于三維實體，從四面體轉換為多面體為類似思路。
目前Fluent和Star-CCM+均支持直接生成多面體網格，無需人為先生成四面體網格再進行轉換，節約時間。
5 總結
目前多面體網格已經是CFD仿真的最主流網格形式，也是主流CFD軟件開發商推薦的做法。
文章來源：馭風之道
展開 淵魚系列軟件合集（持續更新）
源碼類
混凝土隨機骨料模型（Python源碼） https://www.yqgqt.org.cn/post/1193620
三維隨機骨料模型（MATLAB源碼） https://www.yqgqt.org.cn/post/1193922
ABAQUS插件
ABAQUS混凝土隨機圓形骨料生成插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1277961
ABAQUS 混凝土多邊形骨料生成插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1787560
V2.0 https://www.yqgqt.org.cn/post/1933592
ABAQUS三維隨機球體插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1301104
ABAQUS圓柱試件隨機球體投放插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1896411
ABAQUS三維隨機多面體插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1918362
ABAQUS Voronoi2D插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1306655
ABAQUS Voronoi3D插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1307001
ABAQUS Voronoi2D&3D插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1790098
ABAQUS隨機材料賦值單元插件 https:
展開 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(二)
在骨料基礎上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的多面體部件，再與之前的多面體骨料做切割，即可生成其界面層。對于投放成功的骨料及過渡區，插件中采用數組記錄所有參數。模型完成后將三相材料分別導入到Abaqus軟件中。最終的Abaqus三維凸多面體骨料及過渡區模型完成如下。
（未完待續...）
