Abaqus三維多面體3D的案例
Abaqus 三維多面體骨料 隨機(jī)多面體3D 無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(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進(jìn)行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實際產(chǎn)生一定的差異。
而在Abaqus建模過程中隨機(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 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)的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(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，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混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)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(xiàn)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(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的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)介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開 Abaqus隨機(jī)多面體骨料及界面過渡區(qū)ITZ三維模型建模
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D插件進(jìn)行模型的構(gòu)建，模型構(gòu)建時只需要設(shè)置好相應(yīng)的建模參數(shù)，插件會自動在AutoCAD軟件內(nèi)建立起隨機(jī)分布的三維多面體與界面過渡區(qū)（ITZ）模型，隨機(jī)多面體及界面過渡區(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，實現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過渡區(qū)的幾何模型：
有限元模型
在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對這三份文件分別導(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&過渡區(qū)插件
展開 Abaqus三維隨機(jī)多面體插件 Random Polyhedron Aggregate 淵魚 ￥188
插件介紹
AbyssFish – Random Polyhedron Aggregate 插件可在Abaqus軟件內(nèi)批量生成隨機(jī)分布的三維多面體骨料模型。插件可指定骨料分布的區(qū)域、三種尺寸的粒徑分布范圍、多面體面數(shù)、各尺寸骨料的數(shù)量等信息，同時可控制骨料間的最小間距及插件的運(yùn)行時間控制。
使用說明
插件采用點(diǎn)-線-面-體的三維幾何生成算法，以模擬多面體骨料的外形。算法自動優(yōu)化骨料體型，防止骨料中出現(xiàn)極小面而影響后期的網(wǎng)格劃分。
插件采取隨機(jī)投放方式，模擬骨料在混凝土內(nèi)的分布模型。隨機(jī)投放中進(jìn)行嚴(yán)格的骨料干涉判別，確保不存在骨料相交及骨料出界情況。同時插件可指定骨料最小間距參數(shù)，確保基體網(wǎng)格能有效劃分。
參數(shù)說明
Length、Width、Height：骨料投放區(qū)域的長度、寬度、高度，分別對應(yīng)X、Y、Z軸中(0~值)的坐標(biāo)區(qū)域范圍，單位全局統(tǒng)一即可。
Size_max、Size_mid、Size_min：大中小三種粒徑的分布區(qū)間，設(shè)置多面體粒徑。粒徑區(qū)間設(shè)置可連續(xù)也可不連續(xù)，可指定所有粒徑大小一致。
Face_N：當(dāng)前粒徑的多面體面數(shù)，控制骨料的形狀。
Number：當(dāng)前粒徑多面體的個數(shù)，控制骨料的投放數(shù)目。
Minimum Spacings：多面體間的最小間距，使得骨料之間存在一定的間距，避免出現(xiàn)骨料緊密相鄰現(xiàn)象的發(fā)生。由于骨料間是基體部件，若骨料過于緊密，勢必造成基體中出現(xiàn)狹窄的區(qū)域，這對網(wǎng)格劃分極為不利，因此合理設(shè)置最小間距參數(shù)可確保模型的真實性同時又能保證模擬的收斂性。
Maximum Iteration：最大迭代次數(shù)，控制程序的運(yùn)行時間。
展開 
ABAQUS三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀抗壓模擬
創(chuàng)建作業(yè)并提交分析，查看三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀模型受壓模擬結(jié)果。
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，如需對不同骨料分別設(shè)置材料屬性也可將骨料分為三個部件分別導(dǎo)入。
對混凝土細(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AutoCAD軟件對骨料進(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 ABAQUS三維隨機(jī)多面體骨料及ITZ細(xì)觀混凝土建模
本案例介紹通過CAD隨機(jī)多面體&過渡區(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&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過渡區(qū)(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(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)。
可對多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動設(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&過渡區(qū)插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1909149
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混凝土細(xì)觀3D模型-含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積
在ABAQUS中構(gòu)建含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實反映混凝土細(xì)觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對材料性能的影響機(jī)制。該研究為揭示混凝土損傷演化規(guī)律提供理論支撐，對優(yōu)化配合比設(shè)計、提升結(jié)構(gòu)耐久性具有重要學(xué)術(shù)價值與工程應(yīng)用前景。
三維混凝土細(xì)觀模型通過CAD多面體&過渡區(qū)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(shè)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(dǎo)出為iges格式文件后，再以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)建立混凝土細(xì)觀有限元三維模型。
分別設(shè)置骨料、界面過渡區(qū)、水泥砂漿的材料屬性，并進(jìn)行指派截面。
可根據(jù)研究的需要設(shè)置分析步、相互作用及載荷，并進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的裝配操作。
進(jìn)行混凝土細(xì)觀三維模型的網(wǎng)格劃分，本案例中采用二次四面體單元（C3D10）,單元數(shù)量為362萬個。
在使用插件建立混凝土細(xì)觀三維幾何模型時，應(yīng)合理設(shè)置建模參數(shù)，以確保網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。
展開 Abaqus三維多孔結(jié)構(gòu)插件：Random Porous Structure 3D ￥898
插件介紹
Random Porous Structure 3D - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內(nèi)生成三維多孔結(jié)構(gòu)，可用于兩相材料或多孔介質(zhì)的模擬等。
插件可指定孔隙的分布概率、生長概率、孔隙率、平滑范圍等參數(shù)，其參數(shù)控制原理可參考四參數(shù)隨機(jī)生長法（QSGS）相關(guān)文獻(xiàn)。
原理介紹
插件基于背景網(wǎng)格的方式生成兩種材料的單元，以實現(xiàn)不同材料的指定。插件內(nèi)置隨機(jī)孔隙生成算法，算法基于優(yōu)化后的四參數(shù)隨機(jī)生長原理，進(jìn)一步提高孔隙的聚集性，使模型與自然界中的孔隙結(jié)構(gòu)具有更高的相似性。
模型同時可處理為刪除孔隙單元的網(wǎng)格部件，實現(xiàn)真實的孔隙效果。
基于不同材料的單元映射算法，解決了多孔結(jié)構(gòu)這種復(fù)雜部件網(wǎng)格難以劃分的問題，使得模型構(gòu)建更加簡單，也極大降低了三維多孔結(jié)構(gòu)、孔隙介質(zhì)等模型模擬中的計算量。
說明提醒
插件可運(yùn)行在WindowsXP、7、8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2018~2023及以上版本。
插件需要注冊，售價為單機(jī)許可的價格，購買后請聯(lián)系QQ：1135122921獲取許可證。
展開 Abaqus三維梯度泰森多邊形插件：Voronoi FGM 3D（Mesh）- AbyssFish ￥298
<h1><strong>插件介紹</strong></h1><p>Voronoi FGM 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內(nèi)生成梯度分布的三維泰森多邊形長方體模型。插件可用于梯度功能材料(Functionally Gradient Materials)、梯度納米金屬材料、梯度金屬結(jié)構(gòu)等梯度晶體模型的建立。模型基于背景網(wǎng)格實現(xiàn)，通過單元集的劃分，將不同的晶格指定不同的材料類型。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202403/attachment/eca5c533e92442f7bf70cd803eb60e88.png?
展開 
Abaqus基于CT斷層掃描的三維重鍵插件CT2Model 3D ￥1898
插件介紹
AbyssFish CT2Model 3D V1.0 插件可將采用X射線等方法獲取的計算機(jī)斷層掃描（CT）圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維重建，進(jìn)而高效獲取可供模擬分析的有限元模型。插件可用于醫(yī)學(xué)影像三維重構(gòu)、混凝土細(xì)觀三維重建、巖心數(shù)字化等領(lǐng)域的CT切片重建模型研究。
插件支持png、jpg等格式的圖像，在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)并選取文件夾內(nèi)的一張圖像后點(diǎn)擊OK將自動基于CT文件名稱序列進(jìn)行三維重建。
模型說明
插件在Abaqus內(nèi)建立長方體模型，采用背景網(wǎng)格的方式，基于CT掃描圖像的灰度差異，將六面體單元劃分集并賦值兩種材料類型，以實現(xiàn)不同部件的區(qū)分。
模型生成后也可根據(jù)模擬的需要，刪除一個單元集，僅對剩余部分進(jìn)行模擬。
注意，插件自動完成單元的構(gòu)建、實現(xiàn)單元集的區(qū)分及兩種空材料截面的指派，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷等，此部分內(nèi)容需要用戶根據(jù)模擬內(nèi)容自行設(shè)置。
參數(shù)說明
Length、Width、Height：Abaqus三維模型的長度、寬度、高度。分別對應(yīng)X、Y、Z軸方向的尺寸，其中Length、Width對應(yīng)單張斷層掃描圖像的水平及垂直方向的尺寸，Height對應(yīng)斷層掃描平移方向的尺寸。
File part – Image：CT斷層掃描文件的存儲路徑。所有需要進(jìn)行三維重建的斷層掃描文件需要存儲在一個文件夾內(nèi)，并且文件名稱需要按照掃描的次序升序排列，這里只需要選擇任意一張位于文件夾內(nèi)的圖像文件即可。
展開 ABAQUS三維隨機(jī)生長四參數(shù)插件：QSGS 3D ￥598
使用教程
模型以三維軸壓試件為例，介紹QSGS3D插件的使用方法。
?打開Abaqus運(yùn)行插件，會自動構(gòu)建部件并劃分網(wǎng)格同時基于隨機(jī)生長四參數(shù)法將不同材料賦值給對應(yīng)單元。
?修改材料1及材料2的材料參數(shù)。
?將部件進(jìn)行裝配。
?建立分析步、指定荷載并提交分析。
?查看結(jié)果
說明提醒
插件可運(yùn)行在WindowsXP、7、8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus6.14、Abaqus2017~2023及以上版本。
插件需要注冊，售價為單機(jī)許可的價格，購買后請聯(lián)系QQ：1135122921獲取許可證。
ABAQUS三維多孔結(jié)構(gòu)建模插件QSGS3D V2版本 ￥598
如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看：
QSGS3D V1.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1919416
更新日志
2023/09/12 V1.0
插件發(fā)布
實現(xiàn)三維四參數(shù)單一材料隨機(jī)生長
2024/04/12 V2.0
適配Python3及Abaqus2024以上版本
優(yōu)化注冊編號及插件界面
說明提醒
插件需要注冊，注冊完成可永久可用，售價為單機(jī)許可的價格，購買后請聯(lián)系QQ：1135122921或微信：AbyssFish_LJR獲取許可證。
本文發(fā)布前購買過本插件低版本的用戶可憑借購買憑證及許可信息免費(fèi)升級到當(dāng)前版本。
展開 Abaqus三維Voronoi模型(3D Voronoi) V7.0版
圖2.2 二維分層晶體模塊
2.3 三維柱狀晶體模塊
該模塊支持生成二維各項異性晶體模型，支持矩形邊界和圓柱體邊界，可生成的晶體為細(xì)長或扁平形晶體。
圖2.3 三維柱狀晶體模塊(矩形邊界)
圖2.4 三維柱狀晶體模塊(圓柱邊界)
插件支持生成的細(xì)長和扁平形柱狀三維晶體模型，示例如下：
圖(a) 單方向縮放三維柱狀晶體模型
圖(b) 雙方向縮放三維柱狀晶體模型
圖2.5 細(xì)長和扁平形柱狀三維晶體模型
2.4 三維分層晶體模塊
該模塊支持生成柱狀晶體模型，支持矩形邊界和圓柱體邊界。每一層可設(shè)置不同厚度和晶體大小，晶體的層數(shù)支持多達(dá)20層。
圖2.6 三維分層晶體模塊(矩形邊界)
圖2.7 三維分層晶體模塊(圓柱邊界)
3 功能模塊更新
7.0版本功能模塊更新包括：離散晶體模塊和自定義離散晶體模塊，7.0版本后兩個模塊均支持閔式距離(包括：歐氏距離(Euclidean Distance)，曼哈頓距離(Manhattan Distance)，切比雪夫距離(Chebyshev Distance)及其他距離)，默認(rèn)為歐式距離。
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