Abaqus隨機(jī)多面體骨料的案例
Abaqus 三維多面體骨料 隨機(jī)多面體3D 無(wú)干涉多面體骨料模型
在三維混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化建模及模擬過(guò)程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來(lái)近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡(jiǎn)化為球形來(lái)進(jìn)行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實(shí)際產(chǎn)生一定的差異。
而在Abaqus建模過(guò)程中隨機(jī)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(diǎn)。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(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土隨機(jī)多面體骨料模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到Abaqus軟件內(nèi)，更方便材料賦值、網(wǎng)格劃分等操作。
本模型共導(dǎo)出四個(gè)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(dǎo)入到Abaqus內(nèi)，對(duì)部件進(jìn)行裝配。
最后進(jìn)行材料賦值、接觸指定、網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。
插件下載
CAD隨機(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開(kāi) ANSYS隨機(jī)多面體骨料 三維多面體投放 隨機(jī)骨料混凝土細(xì)觀模型
模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。
在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
ANSYS隨機(jī)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(jiàn)的球體干涉，本程序可達(dá)到更好的隨機(jī)度，以實(shí)現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。
COMSOL隨機(jī)多面體骨料 三維凸多面體骨料 無(wú)規(guī)則孔隙 三維混凝土細(xì)觀 三維骨料模型
混凝土模型
三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過(guò)程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)，更方便材料賦值等操作。
本模型共導(dǎo)出四個(gè)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(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會(huì)出現(xiàn)材料賦值難以選取的問(wèn)題。
最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)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(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開(kāi) Abaqus隨機(jī)多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ三維模型建模
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D插件進(jìn)行模型的構(gòu)建，模型構(gòu)建時(shí)只需要設(shè)置好相應(yīng)的建模參數(shù)，插件會(huì)自動(dòng)在AutoCAD軟件內(nèi)建立起隨機(jī)分布的三維多面體與界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）模型，隨機(jī)多面體及界面過(guò)渡區(qū)的厚度等模型參數(shù)均可指定。
隨機(jī)多面體模型的建立，實(shí)現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過(guò)渡區(qū)的幾何模型：
有限元模型
在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過(guò)渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對(duì)這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進(jìn)行裝配：
建立起隨機(jī)多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)的Abaqus幾何模型：
后續(xù)可進(jìn)行模型的力學(xué)分析等。
建模插件：
CAD_隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)插件
展開(kāi) 
ABAQUS隨機(jī)多面體骨料再生混凝土細(xì)觀力學(xué)分析
再生混凝土力學(xué)性能受再生骨料比例、強(qiáng)度等多方面影響，通過(guò)有限元方法對(duì)再生骨料混凝土模擬對(duì)評(píng)估混凝土抗壓強(qiáng)度有重要意義。本案例通過(guò)CAD隨機(jī)多面體3D插件建立隨機(jī)分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)對(duì)再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進(jìn)行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)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(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對(duì)普通骨料、再生骨料、砂漿分別進(jìn)行材料設(shè)置。
建立剛體加載板并與再生骨料混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行裝配。
設(shè)置荷載施加板與混凝土部件之間的相互作用。
對(duì)上部荷載施加板添加豎向位移，下部板設(shè)置為固定約束。
對(duì)再生混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
展開(kāi) ABAQUS三維隨機(jī)多面體骨料及ITZ細(xì)觀混凝土建模
在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關(guān)鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時(shí)的破壞主要發(fā)生在界面過(guò)渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過(guò)CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D插件建立隨機(jī)分布的三維多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)細(xì)觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進(jìn)行多相材料的指定。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時(shí)已將不同組分分圖層繪制，方便批量導(dǎo)出及后續(xù)的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導(dǎo)出為iges格式文件。
將導(dǎo)出的iges模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
可對(duì)多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動(dòng)設(shè)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(guò)渡區(qū)部件進(jìn)行裝配，完成三維細(xì)觀混凝土模型的建模。
CAD_隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1909149
展開(kāi) 隨機(jī)多面體骨料隨機(jī)投放小軟件
基于CAD骨料隨機(jī)投放插件，生成隨機(jī)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(guò)渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過(guò)渡區(qū)單獨(dú)封裝進(jìn)不同圖層，對(duì)于后續(xù)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(zhí)行干涉檢查，基體均已扣除骨料占據(jù)部分體積，插件下方可直接讀取各項(xiàng)體積，是一款非常實(shí)用的小插件
三維隨機(jī)多面體骨料（隨機(jī)多邊形）建模
隨機(jī)骨料模型
混凝土、瀝青混合料等顆粒增強(qiáng)復(fù)材料的級(jí)配及骨料含量顯著影響其宏觀力學(xué)特性。為了最優(yōu)化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強(qiáng)復(fù)材料的力學(xué)性能，對(duì)其細(xì)觀結(jié)構(gòu)開(kāi)展數(shù)值模擬仿真分析，開(kāi)展級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)和研究具有重要的意義。而建立包含隨機(jī)形狀，隨機(jī)尺寸和隨機(jī)位置的骨料顆粒是進(jìn)行顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能數(shù)值模擬分析的前提和基礎(chǔ)。 此外在磨削分析中，將磨料建模為指定粒徑的隨機(jī)凸多面體可更好的考慮磨具中的磨粒對(duì)被磨削固體表面擠壓和沿表面運(yùn)動(dòng)所引起的損失或材料流失。
2.建模方法
目前對(duì)于三維隨機(jī)骨料模型，主要有以下三種建模方法：
方法一：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)離散為體素模型，根據(jù)骨料含量模型中的一部分單元被假設(shè)為增強(qiáng)材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹(shù)脂等），該模型可用于研究骨料含量對(duì)材料力學(xué)性質(zhì)的影響。
方法二：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料（骨料）假設(shè)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(jī)分布和級(jí)配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實(shí)際相差太遠(yuǎn)），無(wú)法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點(diǎn)的隨機(jī)性。
方法三：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機(jī)多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機(jī)分布、級(jí)配和骨料形狀的隨機(jī)性。
本文主要介紹該類(lèi)型隨機(jī)多面體（多邊形）骨料模型的建模方法。
3.單個(gè)隨機(jī)多面體（多邊形）骨料模型
本文按照以下步驟，基于ABAQUS開(kāi)發(fā)Python腳本：
第一步根據(jù)所需的骨料級(jí)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(kāi) Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機(jī)幾何 三維混凝土細(xì)觀 多面體骨料建模
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)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(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類(lèi)型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)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(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，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(shí)現(xiàn)的模型較為簡(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過(guò)AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實(shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡(jiǎn)單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過(guò)該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)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(jìn)行模型簡(jiǎn)化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見(jiàn)下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開(kāi) 三維骨料模型（多面體、球、隨機(jī)纖維）
幾個(gè)最近利用python腳本在ABAQUS中建立的模型。
歡迎私信或者聯(lián)系QQ1511646430進(jìn)行交流。
ANSYS Workbench三維隨機(jī)多面體骨料混凝土細(xì)觀
在ANSYS內(nèi)高效的建立三維幾何模型以匹配混凝土中多面體骨料的外形、分布、級(jí)配等參數(shù)，是三維混凝土細(xì)觀有限元仿真模擬的關(guān)鍵。
隨機(jī)多面體骨料3D模型的建立可采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)參數(shù)化建模后導(dǎo)入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)配的混凝土細(xì)觀模型；可設(shè)置每組粒徑的骨料數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)不同的骨料比例；可設(shè)置多面體的面數(shù)，以匹配不同的骨料外形。
在AutoCAD內(nèi)將隨機(jī)骨料模型導(dǎo)出為IGES格式后，即可導(dǎo)入到ANSYS Workbench內(nèi)。導(dǎo)入的模型包含圖層信息，可在SpaceClaim內(nèi)批量對(duì)不同部件進(jìn)行賦值材料等修改操作。
打開(kāi)模型，即可在ANSYS Workbench內(nèi)對(duì)三維多面體骨料混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行后續(xù)的模擬操作。
模型導(dǎo)入后，ANSYS會(huì)自動(dòng)設(shè)置骨料與外側(cè)基體的接觸對(duì)，如默認(rèn)設(shè)置不符也可手動(dòng)調(diào)整修改。
對(duì)模型施加荷載并進(jìn)行仿真分析。
CAD隨機(jī)多面體3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1893948
展開(kāi) 
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀建模
ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過(guò)重力堆積算法構(gòu)建混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機(jī)分布模型與實(shí)際骨料沉降行為的偏差，更精準(zhǔn)反映骨料在混凝土中的分布特征，可實(shí)現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機(jī)理研究、材料參數(shù)標(biāo)定及多尺度耦合分析提供可靠依據(jù)。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。
混凝土細(xì)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(nèi)建立模型后將骨料導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS CAE中將骨料模型導(dǎo)入建立部件，如需對(duì)不同骨料分別設(shè)置材料屬性也可將骨料分為三個(gè)部件分別導(dǎo)入。
對(duì)混凝土細(xì)觀模型中的各組分設(shè)置不同的材料屬性，在混凝土細(xì)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(jìn)行混凝土骨料的網(wǎng)格劃分。
建立不同骨料部件的裝配。
或是通過(guò)AutoCAD軟件對(duì)骨料進(jìn)行處理后導(dǎo)出卵石狀骨料模型，并導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
如需進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀受壓損傷開(kāi)裂方面的仿真模擬也可參考ABAQUS三維混凝土細(xì)觀受壓損傷斷裂數(shù)值模擬視頻教程。
展開(kāi) ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀抗壓模擬
在混凝土細(xì)觀數(shù)值模擬中，粗骨料的分布狀態(tài)對(duì)其力學(xué)性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機(jī)分布在混凝土試件內(nèi)，而實(shí)際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會(huì)使得密度較大的粗骨料因重力作用發(fā)生沉降堆積。現(xiàn)有基于純隨機(jī)投放的算法難以真實(shí)反映這一物理過(guò)程，同時(shí)也難以實(shí)現(xiàn)工程中常見(jiàn)的較高粗骨料體積占比。
為解決當(dāng)前混凝土細(xì)觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問(wèn)題，本文提出采用重力堆積算法構(gòu)建三維多面體粗骨料細(xì)觀混凝土模型，并在此基礎(chǔ)上采用ABAQUS進(jìn)行受壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬。該方法能夠更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)際工程中混凝土試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于細(xì)觀尺度下混凝土材料參數(shù)的標(biāo)定及損傷機(jī)理研究具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。
混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。模型參數(shù)設(shè)置方面，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件尺寸邊長(zhǎng)設(shè)置150 mm；根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設(shè)置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設(shè)置，每組設(shè)置的粒徑區(qū)間及數(shù)量應(yīng)根據(jù)混凝土配合比及顆粒級(jí)配綜合確定，相關(guān)內(nèi)容可參照《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55-2011及《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011第7.3條顆粒級(jí)配篩分試驗(yàn)；骨料面數(shù)、最小邊長(zhǎng)等參數(shù)可根據(jù)工程中采用的骨料真實(shí)形態(tài)進(jìn)行極大似然估計(jì)確定。
參數(shù)設(shè)置完成后運(yùn)行插件，進(jìn)行三維骨料重力堆積模擬，到達(dá)設(shè)定的堆積運(yùn)行時(shí)間后，插件自動(dòng)進(jìn)行AutoCAD的模型繪制。
展開(kāi) ANSYS隨機(jī)骨料 纖維混凝土 三維隨機(jī)纖維骨料 隨機(jī)纖維 隨機(jī)裂縫 隨機(jī)幾何模型
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機(jī)模型：
3、ANSYS隨機(jī)裂縫巖石節(jié)理裂隙
建模插件：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
ABAQUS隨機(jī)多面體顆粒生成 ￥50
基于python語(yǔ)言的隨機(jī)多面體顆粒代碼，ABAQUS直接生成，可調(diào)節(jié)尺寸大小，數(shù)量。
