abaqus三維球體的案例
基于abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry
Abaqus Geometry插件
1. Wire Geom模塊
Wire Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建線幾何，可控制線條的長度范圍和兩線條之間的最小距離。
Wire Geom模塊用戶輸入界面如下：
圖1.1 Wire Geom模塊用戶界面
2. Cylinder Geom模塊
Cylinder Geom模塊包括：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建圓柱，可控制圓柱的長度范圍、半徑及圓柱之間的最小距離。
Cylinder Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖2.1 Cylinder Geom模塊用戶輸入界面
3. Ellipsoid Geom模塊
Ellipsoid Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控制橢球的長短軸和橢球之間的最小距離。
Ellipsoid Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖3.1 Ellipsoid Geom模塊用戶輸入界面
4. Sphere Geom模塊
Sphere Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控球的半徑和球之間的最小距離。
Sphere Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖4.1 Sphere Geom模塊用戶輸入界面
5. 模型示例
插件可生成模型類型如下：
圖(a) 線條模型
圖(b) 橢球模型
圖(c) 橢球嵌入模型
圖(d) 橢球切割模型
圖5.1 模型示例
如有需要歡迎通過微信公眾號或者V聯(lián)系我們.
公眾號: 320科技工作室
VX: CAE320
展開 Abaqus隨機球體三維建模插件 ￥98
此參數(shù)若設置過小可能會達不到設定的球體百分比，應根據(jù)球體數(shù)量適當調(diào)整。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看：
RandomSphere3D V1
更新日志
2021/01/20 V1.0
1、插件正式發(fā)布；
2、可用于生成指定空間內(nèi)的三維球體；
3、已賦予所用部件空材料參數(shù)，可批量替換；
2021/01/28 V1.1
1、修復繪制完成不自動顯示bug；
2、新增所在范圍內(nèi)長方體部件及切割裝配；
3、裝配體修改默認設置為獨立，方便批量網(wǎng)格劃分；
4、關(guān)閉默認基準軸顯示；
2024/04/08 V2.0
1、更新Python3，適配Abaqus2024+；
2、優(yōu)化注冊編號及許可證文件路徑；
3、優(yōu)化插件界面顯示；
說明提醒
插件需要注冊，注冊完成可永久可用，售價為單機許可的價格，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升級到當前版本。
展開 Abaqus隨機球體三維圓柱體試件建模插件 ￥98
插件介紹
AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構(gòu)建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結(jié)構(gòu)模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。
模型說明
插件采用多部件（Part）裝配方式，分別建立隨機分布的球體及帶有孔洞的圓柱體部件，并進行模型裝配。
插件建立的模型中每個球體為一個獨立的部件，且插件已對所有球體進行空材料的指派，用戶可批量更改球體的截面屬性。
模型中所有球體可以批量進行網(wǎng)格劃分，方便用戶使用。
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(wǎng)格等，此部分內(nèi)容需要用戶根據(jù)模擬內(nèi)容自行設置。
參數(shù)說明
Diameter、Height：設置圓柱體模型的直徑及高度。單位全局統(tǒng)一即可。
Diameter Min、Diameter Max：球體的直徑分布區(qū)間。隨機球體均勻分布在設定的參數(shù)值范圍內(nèi)。
Sphere ratio：所有球體的體積占圓柱體體積的比例。
Gap_min：球體之間可能存在的最小間距，本參數(shù)設置是為了防止球體之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網(wǎng)格劃分。
Steps_max：最大投放次數(shù)，模型采用隨機投放算法，達到設定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設置過小可能會達不到設定的球體百分比，應根據(jù)球體數(shù)量適當調(diào)整。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。
展開 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(一)
在骨料基礎上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的球體部件，再與之前的球形骨料做切割，即可生成其界面層。對于投放成功的骨料及過渡區(qū)，插件中采用數(shù)組記錄所有參數(shù)。最終的Abaqus三維球體骨料及過渡區(qū)模型完成如下。
（未完待續(xù)...）
ABAQUS插件——三維隨機球體生成 ￥98
Abaqus插件，可用于生成指定空間內(nèi)指定大小的隨機分布球體。
可用于混凝土隨機骨料模型、混凝土細觀的建立等方面的研究。
已對所有生成的部件賦值空材料截面信息，替換截面材料后可批量修改。
注：插件僅用于生成空間隨機分布球體，力學計算等需自行處理。
插件界面：
生成球體：（2332個）
基體部件：
注意：軟件需要注冊，將注冊編號發(fā)給作者獲取注冊文件。
可聯(lián)系作者QQ：1135122921獲取軟件及完成注冊，價格一致。
注冊編號見插件運行后Abaqus下方的信息提示欄。
使用說明：
插件解壓后將文件夾置于C:\Users\“用戶名”\abaqus_plugins文件夾；或abaqus工作目錄\abaqus_plugins下。打開軟件Plug-ins菜單下運行。
工作目錄查看方式：右擊AbaqusCAE-屬性-快捷方式-起始位置。
展開 abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry 2.0
三維骨料填充模型
2.1 纖維填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)隨機填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內(nèi)變化，同時可控制纖維間的最小間距。
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內(nèi)變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)隨機填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
圖2.2 三維橢球骨料填充模塊
2.4 球體骨料填充模塊
2.3.1 長方體邊界球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.3 三維球體骨料填充模塊(長方體邊界)
2.3.2 圓柱邊界球體骨料填充模塊
用于在圓柱邊界內(nèi)填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.4 三維球體骨料填充模塊(圓柱邊界)
2.3.3 雙層球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)填充雙層球體骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖2.5 三維雙層球體骨料填充模塊
2.4 梯度球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內(nèi)梯度填充球體骨料，可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.6 三維梯度球體骨料填充模塊
3. 使用示例
3.1 二維矩形骨料填充模塊
在50x50的矩形邊界上填充寬度為2.5，長度在1~10變化的矩形骨料，按最大數(shù)量填充，填充結(jié)果如下圖所示，填充率可達40%左右。
展開 ABAQUS圓柱容器內(nèi)三維球體重力堆積含有ITZ界面模型
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區(qū)ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細觀幾何建模。
圓柱體試件內(nèi)的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內(nèi)參數(shù)化建模生成。插件可設置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。在本案例中為方便網(wǎng)格劃分，將球體間的最小間距設置為2毫米，界面過渡區(qū)ITZ厚度設置為1毫米，如需獲取更高的骨料占比，可將上述兩個參數(shù)調(diào)小，來實現(xiàn)更為密集的骨料堆積狀態(tài)。
將CAD中生成的球體密堆積骨料、空心球ITZ部件、圓柱體水泥砂漿基體分別導出為iges格式文件，三部分模型在CAD內(nèi)分圖層繪圖，可方便的批量導出。
將三份iges文件以部件的形式導入到ABAQUS內(nèi)，建立混凝土細觀中的砂漿、粗骨料、ITZ部件。
為各個部件分別設置材料，如水泥砂漿及界面過渡區(qū)ITZ均可采用混凝土損傷塑性材料參數(shù)，這里使用EasyCDP插件快速設置CDP材料屬性。
將混凝土細觀中的骨料、砂漿、ITZ部件進行裝配，插件建模時已將各部件的位置進行了對齊，因此裝配后無需再次移動。
根據(jù)模擬工況的需要設置分析步并施加載荷邊界條件等，并進行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分時建議單元尺寸應接近建模時在插件中設置的最小間距及界面層厚參數(shù)，以確保網(wǎng)格質(zhì)量。
展開 ABAQUS隨機球體骨料細觀混凝土三維圓柱試件軸壓開裂
本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學模型，進行準靜態(tài)軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細觀模型。
建立圓柱體部件作為壓力試驗機加載板，并將其與插件生成的試件模型裝配為整體，設置兩者之間的相互作用。
添加材料，插件已將模型中的所有球體統(tǒng)一賦值截面屬性，只需替換截面中的材料，即可實現(xiàn)所有球體的材料批量賦值。
建立分析步，將上部板添加位移，下部板設置為固定約束，模擬試驗機的荷載施加。
對模型各部分進行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析查看結(jié)果。
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(jīng)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(guān)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(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(qū)域已經(jīng)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(tài)，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
展開 ANSYS Workbench隨機球體多孔結(jié)構(gòu)三維模型
三維多孔結(jié)構(gòu)廣泛存在于材料科學、生物醫(yī)學工程、土木工程等領域，如泡沫金屬、骨組織、過濾介質(zhì)等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結(jié)構(gòu)進行有限元模擬，是對其進行性能分析的有效手段。
在ANSYS內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機球體插件專業(yè)版參數(shù)化建立模型后再將模型導入到Workbench內(nèi)實現(xiàn)。
具體操作步驟為在AutoCAD內(nèi)將生成的多孔結(jié)構(gòu)模型導出為.sat格式文件，再通過Workbench幾何結(jié)構(gòu)-導入幾何模型，將模型導入到Workbench內(nèi)。
可對模型進行網(wǎng)格劃分。
后續(xù)可根據(jù)研究內(nèi)容對模型進行有限元模擬分析。
CAD隨機球體插件 專業(yè)版
https://www.yqgqt.org.cn/post/1945446
展開 CAD隨機球體顆粒插件 三維孔隙模型 ￥299
功能說明
CAD隨機球體顆粒插件用于在AutoCAD軟件指定大小的長方體區(qū)域內(nèi)生成隨機分布的無干涉球體顆粒，同時生成與球體顆粒適配的帶有孔洞的長方體基體。
球體顆粒可以指定三種粒徑范圍，并可以分別定義各個粒徑所占的比例，同時插件支持球體總體積的比例控制，也就是具有控制長方體基體孔隙率的功能。
插件生成的三維球體之間及與長方體基體之間均不會發(fā)生相交，可導入ANSYS、Ls-Dyna、ABAQUS、COMSOL、Fluent等有限元軟件進行裝配操作，用于模擬多孔或孔隙介質(zhì)或顆粒復合材料。
插件在生成基體部件及每一個粒徑范圍的球體顆粒時，均采用不同的CAD圖層繪制，方便使用者的后續(xù)處理及不同材料類型的分批次導入。
CAD隨機球體插件為免安裝的exe可執(zhí)行文件，但需要有Autodesk公司的AutoCAD軟件作為支持，插件對CAD2008~2022全面兼容。
插件具有中文界面，界面參數(shù)等信息明了易懂，同時提供人性化的運行狀態(tài)提示功能，可實時了解運行狀態(tài)。插件對異常的參數(shù)信息具有初步鑒別功能，可有效防止參數(shù)設置失誤造成的程序崩潰。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態(tài)，注冊請聯(lián)系QQ：1135122921。
CAD樣圖
在購買插件前可查看下列插件生成的CAD三維球體及孔隙基體的樣圖，并可嘗試樣圖導入有限元軟件的情況，如無問題可購買。樣圖參數(shù)如下：
三維隨機球體及孔隙材料樣圖CAD文件.rar
展開 
ANSYS Workbench隨機球體及過渡區(qū)三維混凝土細觀建模
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機球體及ITZ界面層混凝土細觀模型可采用CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建模后將模型導入。
在插件內(nèi)設置好模型參數(shù)后運行，插件會自動完成隨機球體、界面過渡區(qū)、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進行建模，將模型整體導出為IGES格式文件。
在ANSYS Workbench內(nèi)選擇幾何結(jié)構(gòu)-導入幾何模型，選擇保存的IGES文件并導入，通過SpaceClaim打開，可對不同圖層內(nèi)容進行批量管理并賦值材料屬性。
打開模型，可對混凝土細觀模型進行有限元仿真模擬。
CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1916053
展開 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(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。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)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(nèi)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(gòu)件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內(nèi)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(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 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
模型構(gòu)建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內(nèi)構(gòu)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(nèi)進行導入預先保存的.sat文件：
后續(xù)進行網(wǎng)格劃分等操作，在ANSYS Workbench內(nèi)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球體顆粒重力堆積3D模型
在ABAQUS內(nèi)建立隨機球體顆粒的重力密堆積模型，可以模擬自然界中顆粒物質(zhì)在重力作用下的自然堆積情況，進而對模型進行其他方面的模擬研究。本案例介紹如何在ABAQUS內(nèi)建立球體密堆積模型。
首先采用CAD球體密堆積3D插件V2.0版本，在CAD內(nèi)建立堆積的球體及外側(cè)基體模型。
將球體及基體部分分別導出為iges文件，兩部分在CAD內(nèi)已分圖層建模，方便整體導出。
在ABAQUS內(nèi)將兩個文件分別以部件的形式進行導入。
可將兩部分進行裝配，構(gòu)成整體，也可根據(jù)模型的需要只采用堆積球體部件或帶有球體孔洞的長方體部件。
后續(xù)可添加分析，進行相應的有限元模擬。
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