Abaqus隨機骨料混凝土的案例
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 三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型/細觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
在前面的視頻中已經有了三維隨機球體骨料的細觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。
簡單三維球體細觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲在骨料數據庫中，進行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數據轉化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進行相應的判斷。只需要生成隨機的纖維，用纖維端點坐標與骨料球心坐標，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區域已經大大縮小了。如下圖所示，當纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
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
研究進展
通過ANSYS進行混凝土細觀模型的構建是進行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內構建混凝土細觀模型是分析的前提。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 
ABAQUS隨機多邊形骨料及ITZ細觀混凝土CDP模型
混凝土的強度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區（ITZ）。本案例在ABAQUS內建立隨機多邊形骨料模型，并設置界面過渡區部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形顆粒插件建模生成，將插件生成的CAD文件按照不同圖層內容分三份以草圖的形式導入到ABAQUS內。
在ABAQUS內利用導入的草圖分別建立砂漿、界面過渡區、多邊形骨料三部分部件并進行裝配。
在本案例中采用EasyCDP插件快速生成不同強度的混凝土塑性損傷（CDP）材料，并將其分別指派到砂漿及ITZ部件，多邊形骨料不考慮損傷破壞。
選擇動力，顯式分析步，設置時間長度為5，將模型下部設置為固定約束，上部添加向下的位移作為載荷。
進行網格劃分，單元尺寸的設置推薦小于ITZ厚度及插件中設置的顆粒最小間距的較小值。
提交分析查看結果。
CAD隨機多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 ABAQUS三維隨機多面體骨料及ITZ細觀混凝土建模
在混凝土結構中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時的破壞主要發生在界面過渡區的損傷。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混凝土隨機骨料生成插件 ￥98
ABAQUS插件——混凝土隨機骨料生成插件
插件信息：
插件用于生成混凝土二維隨機圓形骨料部件模型。
可指定構件的尺寸、骨料粒徑范圍、骨料比例、界面過渡區ITZ等信息。
也可用于生成abaqus孔隙材料。
注意：此插件僅用于生成二維隨機骨料模型，不包含接觸、力學計算，需自行指定材料參數及受力狀況。
插件詳情：
插件解壓后將文件夾置于C:\Users\“用戶名”\abaqus_plugins文件夾，或abaqus工作路徑下。打開軟件Plug-ins菜單下運行。
注冊編號見插件運行后Abaqus下方的信息提示欄。
可聯系本人QQ：1135122921，獲取軟件及注冊。
軟件更新：
2021/01/21 V2.5版發布
1、增添最大次數控制，防止程序死循環；
2、保留繪制草圖，便于修改；
3、新增骨料部件單獨繪制；
4、添加插件注冊識別功能；
2021/03/12 V3.0版發布
1、新增指定不同粒徑顆粒比例功能；
2、優化生成效率；
2021/03/13 V3.1版發布
1、新增粘結薄弱層繪制功能；
2、新增自動裝配部件；
插件下載：
展開 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。
Abaqus隨機圓形骨料ITZ細觀混凝土CDP軸壓模型
混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實體界面過渡區、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。
對各部件進行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過渡區采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。
為模擬模型的軸壓狀態，新建長方形部件作為壓力機的鋼制壓板，設置壓板與混凝土試件間的接觸，并將下側壓板固定，上側壓板添加豎直向下的位移。
對模型進行網格劃分。
創建作業提交分析并查看結果。
展開 ABAQUS二維隨機多邊形骨料界面過渡區混凝土細觀建模
ABAQUS二維隨機多邊形骨料及界面過渡區（ITZ）的混凝土細觀建模研究，可有效揭示混凝土內部多相復合結構的力學響應機理。該模型能夠真實反映骨料隨機分布特征及ITZ對裂縫萌生與擴展的影響，為準確模擬混凝土損傷演化過程、預測宏觀力學性能提供理論基礎，對提升混凝土結構耐久性與安全性具有重要意義。本案例介紹在ABAQUS內建立多邊形骨料、界面過渡區（ITZ）、水泥砂漿基體多相材料混凝土細觀有限元模型。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形2D插件專業版參數化建模生成，將CAD中的混凝土各組分內容分別另存為dxf格式，以備導入ABAQUS內。
在ABAQUS內將混凝土細觀圖形以草圖的形式分別導入。
利用草圖建立混凝土模型中各組分的部件。
對混凝土中各組分分別設置材料屬性，如進行混凝土細觀力學分析時，可采用EasyCDP Mortar&ITZ插件快速設置混凝土損傷塑性材料模型參數。
將混凝土細觀模型中的砂漿、骨料、ITZ部件進行裝配。
進行混凝土細觀模型的網格劃分，可采用四邊形或三角形單元類型。
后續可根據研究的需要進行混凝土細觀模型的模擬分析，如混凝土的受壓損傷開裂等。
二維多邊形骨料混凝土細觀模型的受壓損傷模擬教程可以參考：ABAQUS多邊形骨料ITZ混凝土細觀受壓開裂論文復現視頻
展開 abaqus混凝土隨機骨料網格導入comsol軟件
abaqus混凝土隨機骨料網格導入comsol軟件
ABAQUS混凝土隨機圓形骨料及ITZ生成插件 ￥98
插件介紹
AbyssFish_RandomCircleAggregate2D V4.0 插件可在Abaqus內參數化生成隨機分布的圓形骨料及界面過渡區部件。插件可用于構建二維混凝土細觀模型，可指定模型的尺寸、圓形骨料的分布、界面層厚度等信息。
模型說明
插件采用三部件（Part）裝配方式，分別建立骨料-過渡區（ITZ）-砂漿三部件，并進行模型裝配。
插件在建模中繪制了各部件的模型草圖（Sketch），用戶也可利用草圖進行模型修改及重構等操作。
注意，插件僅完成了幾何部件的裝配操作，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷、網格等，此部分內容需要用戶根據模擬內容自行設置。
參數說明
Width、Height：設置模型的寬度及高度尺寸，分別對應x及y方向。單位全局統一即可。
R_Max、R_Mid、R_Min：大中小三種粒徑的分布區間，設置圓形的半徑范圍。粒徑區間設置可連續也可不連續，可指定所有粒徑大小一致。
Ratio：當前組圓形占所有圓形的比例，比例為面積比。
Aggregate Percentage：所有圓形面積占長方形面積的比例。
Minimum Aggregate Gap：圓形之間可能存在的最小間距，本參數設置是為了防止圓形之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網格劃分，此參數設置建議不要小于砂漿的最小單元尺寸。
Interfacial Transition Zone：界面過渡區部件的厚度。
Max Running steps：最大投放次數，模型采用隨機投放算法，達到設定的投放嘗試次數后停止。
展開 ABAQUS隨機多面體骨料再生混凝土細觀力學分析
再生混凝土力學性能受再生骨料比例、強度等多方面影響，通過有限元方法對再生骨料混凝土模擬對評估混凝土抗壓強度有重要意義。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隨機球體骨料及界面過渡區混凝土軸壓破壞
混凝土中粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區（ITZ）損傷是混凝土在荷載下發生破壞的主要因素，骨料與水泥漿體的粘結界面層損傷規律對混凝土細觀損傷研究具有重要意義。本案例通過CAD隨機球體顆粒&過渡區3D插件建立球體骨料及界面過渡區三維細觀混凝土模型，并將模型導入ABAQUS內，通過Concrete Damaged Plasticity Model，研究細觀混凝土在軸壓荷載下ITZ及水泥砂漿的損傷演化規律。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機球體顆粒&過渡區3D V1.0插件建立隨機投放的球體粗骨料、界面過渡區(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型，并將粗骨料、ITZ與水泥砂漿分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對骨料、ITZ、砂漿分別指定材料，其中砂漿及界面過渡區均采用CDP模型。
新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。設置相互作用，通過參考點創建耦合約束，設置加載板與試件的接觸，接觸類型選用表面與表面接觸，并設置罰。
將下板設置為固定約束，上板添加豎向位移。
對球體骨料及界面過渡區混凝土模型劃分網格。
創建并提交作業，查看結果。
展開 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
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