abaqus纖維微觀建模
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-02-27
abaqus纖維微觀建模的視頻教程
任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機分布)使用
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ABAQUS細觀混凝土隨機骨料、鋼纖維建模(Python二次開發)
鋼纖維隨機生成、投放和相交判斷； 7. 建模維度包括平面二維和空間三維； 8. Python二次開發參數化建模，方便修改模型，提高建模效率和避免返工； 9. 可結合ABAQUS FORTRAN子程序進行有限元分析。
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abaqus纖維微觀建模的實例教程
可控制纖維長度，個數隨機，
投放
在abaqus內建立隨機裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機纖維圖導入到abaqus的方式。使用CAD隨機纖維2D插件在AutoCAD內生成所需要的模型圖。
將CAD文件另存為.dxf格式。
打開abaqus選擇導入-草圖，將之前保存的dxf文件導入到abaqus草圖內。
復制草圖，并刪除纖維，只保留長方形外框，建立與模型大小一致的二維部件。
通過創建分區選擇第一張草圖將長方體幾何部件進行分區。
建模中所采用的插件下載：
CAD隨機纖維2D插件
展開 Abaqus /WCM模塊用于三維纏繞復合材料壓力容器建模，可以準確預測纖維纏繞壓力容器的性能。三維壓力容器模型包括：內襯和纏繞層，如下圖所示。
1.內襯建模，可以通過其它軟件導入，也可以直接在Abaqus中建模。下圖是通過Abaqus直接建模。
2.將內襯導入WCM中
3.纏繞層在WCM中建模
4.在WCM模塊中對三維模型劃分網格，并生成材料特征。
上圖為模型的材料屬性顯示圖，WCM模塊自動根據不同的纏繞角度，給單元賦予不同的材料特征。
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
展開 本案例是通過ABAQUS對論文Study on the tensile and compressive mechanical properties of multi-scale fiber-reinforced concrete: Laboratory test and mesoscopic numerical simulation（https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.108852）中纖維增強混凝土幾何模型的復現。
論文中建立的二維纖維增強混凝土模型包含粗骨料、砂漿、纖維、骨料與砂漿的界面過渡區、纖維與砂漿的界面過渡區在內的多相材料，且混凝土砂漿中包含隨機分布的孔隙。
本案例中，采用CAD纖維混凝土2D V1.1插件在AutoCAD內通過參數化建模建立骨料、纖維、孔隙及界面過渡區幾何圖形，各組分在CAD內已分圖層，需要分別另存為dxf文件后再導入到ABAQUS。（注意本案例中纖維部件不包含界面過渡區）
在ABAQUS中將保存的圖形文件以草圖的形式分別導入。
利用草圖分別建立不同組分的模型部件。
將各部件賦值對應的材料，并進行裝配。
可對模型劃分網格，如論文中的三角形網格。
也可劃分四邊形網格。
展開 鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型，并將纖維及長方體試件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及試件分別設置材料屬性，其中纖維設置為梁截面并采用圓形剖面，且對梁方向進行指派。
建立剛體加載板并與纖維混凝土細觀模型進行裝配，并設置相互作用。
對纖維混凝土并進行網格劃分，并將上部施加豎向位移進行加載。
創建并提交作業，查看結果。
導出荷載位移曲線。
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本案例是通過ABAQUS對論文Study on the tensile and compressive mechanical properties of multi-scale fiber-reinforced concrete: Laboratory test and mesoscopic numerical simulation（https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.108852
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型
模型預覽
本案例為Abaqus內建立的包括多面體骨料、端鉤纖維、長方體砂漿基體在內的三相纖維混凝土細觀模型。本案例僅提供一種端鉤纖維混凝土的參數化建模方案，生成Abaqus三維纖維混凝土幾何模型，并未涉及材料屬性、分析步、載荷等有限元模擬內容。
建模教程
1.采用CAD多面體骨料及端鉤纖維3D插件設置模型參數，在AutoCAD內建立端鉤纖維及混凝土骨料模型
復合材料研究是目前一個較為熱門的方向，復合材料主要分為：①纖維增強復合材料②夾層復合材料③顆粒復合材料④混雜復合材料；對于纖維增強復合材料來說，又分為連續增強復合材料、短纖維增強復合材料。短纖維增強復合材料，其優點在于比強度高、比模量大、可設計性高、耐腐蝕、抗疲勞等，因此成為近年來的研究熱門。
有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布
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
在abaqus內建立隨機裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機纖維圖導入到abaqus的方式。使用CAD隨機纖維2D插件在AutoCAD內生成所需要的模型圖。
將CAD文件另存為.dxf格式。
打開abaqus選擇導入-草圖，將之前保存的dxf文件導入到abaqus草圖內。
復制草圖，并刪除纖維，只保留長方形外框，建立與模型大小一致的二維部件。
通過創建分區選擇第一張草圖將長方體幾何部件進行分區
纖維在abaqus里的建模有兩種辦法，一種是實體，一種是線。這兩種方式我們通過腳本都可以實現，話不多說，直接上圖，有需要的站內聯系。
利用Python程序對Abaqus前處理進行二次開發，可以使鋼絲繩螺旋結構的建模變得輕松快捷。
如下圖，通過Layer1，Layer2，Pitch，Length，Baisic radius，Gap六個參數定義鋼絲繩模型。
其中：
Layer1表示單股的鋼絲的層疊層數；
Layer2表示鋼絲股層疊層數；
Pitch表示鋼絲繩的纏繞型式的螺距；
Length表示模型長度；
Basic
復合材料研究是目前一個較為熱門的方向，復合材料主要分為：①纖維增強復合材料②夾層復合材料③顆粒復合材料④混雜復合材料；對于纖維增強復合材料來說，又分為連續增強復合材料、短纖維增強復合材料。短纖維增強復合材料，其優點在于比強度高、比模量大、可設計性高、耐腐蝕、抗疲勞等，因此成為近年來的研究熱門。
有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布
