隨機(jī)堆積的案例
COMSOL多層圓片隨機(jī)堆積三維模型
構(gòu)建多層圓片隨機(jī)堆積三維模型可用于材料、化工、土木、生物醫(yī)學(xué)等多領(lǐng)域的研究，如復(fù)合材料設(shè)計(jì)、催化劑載體、顆粒物堆積研究等。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維圓片堆積模型。
三維圓片堆積模型可采用CAD纖維密堆積3D插件建立，參數(shù)設(shè)置如圖所示，在AutoCAD內(nèi)建立圓柱體薄片的堆積模型。
模型需導(dǎo)出為sat格式文件后，再導(dǎo)入COMSOL內(nèi)，即可完成三維圓形薄片的堆積有限元模型。
對(duì)模型批量設(shè)置材料。
或?qū)δＰ头峙螌?dǎo)入后分別賦值不同材料類型。
可對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，完成后續(xù)的模擬分析。
展開 CAD球體密堆積3D插件 ￥999
插件簡(jiǎn)介
CAD球體密堆積3D插件可用于生成隨機(jī)緊密堆積的球體模型。插件可指定投放區(qū)域、球體集料的粒徑范圍、球體數(shù)量等信息。
插件采用模擬重力作用下球體的碰撞堆積行為，實(shí)現(xiàn)球體集料的隨機(jī)緊密堆積模型。
插件通過AutoCAD軟件進(jìn)行繪圖，生成的模型可導(dǎo)入Abaqus、ANSYS、COMSOL等有限元軟件進(jìn)行球體堆積集料的仿真模擬，也可進(jìn)行渲染后用作論文繪圖。
插件采用的隨機(jī)堆積算法，可實(shí)現(xiàn)40%以上的球體占比，彌補(bǔ)了隨機(jī)分布算法很難達(dá)到高體積比的不足。插件可實(shí)時(shí)輸出投放個(gè)數(shù)及當(dāng)前體積比，便于控制。
說明提醒
插件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。
樣圖下載
Dwg格式樣圖，可導(dǎo)入Comsol、ANSYS、Abaqus、Fluent、ls-dyna等有限元軟件測(cè)試。聯(lián)系作者，提供導(dǎo)入技術(shù)支持。
球體密堆積樣圖CAD2022版.rar
展開 隨機(jī)堆積床內(nèi)過濾燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究
隨機(jī)堆積床內(nèi)過濾燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究
COMSOL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
本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件，構(gòu)建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細(xì)觀模型，有效表征混凝土的非均質(zhì)特性，準(zhǔn)確反映骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)整體性能的影響機(jī)制，為揭示混凝土損傷演化規(guī)律、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)及提升結(jié)構(gòu)耐久性提供理論支撐。
本研究采用CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件生成混凝土三維細(xì)觀幾何模型。模型中骨料按粒徑劃分為三個(gè)組別，并通過堆積算法實(shí)現(xiàn)高填充率的隨機(jī)密堆積排布，同時(shí)在每顆骨料外圍自動(dòng)生成可設(shè)置厚度的ITZ層。插件分別對(duì)不同粒徑范圍的骨料、對(duì)應(yīng)的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續(xù)材料賦值與處理分析。
利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件。在COMSOL中通過“幾何-導(dǎo)入”功能依次導(dǎo)入各IGES文件，并在幾何中設(shè)置長(zhǎng)度單位，形成裝配以構(gòu)建完整的混凝土三維細(xì)觀實(shí)體模型。
在COMSOL中分別為骨料、ITZ和水泥砂漿指定材料屬性。
采用四面體網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元大小設(shè)置為細(xì)化。
展開 
相變儲(chǔ)熱及卡諾電池研究進(jìn)展
本研究建立了小直徑比填充床的三維隨機(jī)堆積模型，得到了小直徑比填充床孔隙率在徑向上的統(tǒng)計(jì)變化規(guī)律，研究了填充床內(nèi)部流動(dòng)、傳熱及儲(chǔ)熱性能與徑向孔隙率的耦合關(guān)系，探究了不同進(jìn)口溫度和流量下的填充床流動(dòng)、傳熱與儲(chǔ)熱特性。該研究成果拓展了當(dāng)前填充床儲(chǔ)熱單元在小直徑比情況下的研究?jī)?nèi)涵。
圖5 小直徑比填充床相變儲(chǔ)熱單元流動(dòng)與傳熱規(guī)律研究：(a) 數(shù)值模擬；(b) 實(shí)驗(yàn)研究
四、卡諾電池系統(tǒng)的熱力學(xué)特性及經(jīng)濟(jì)性研究
卡諾電池（也稱熱泵儲(chǔ)電）是基于熱力循環(huán)和儲(chǔ)熱（冷）技術(shù)發(fā)展而來的新型大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，并可由純儲(chǔ)電系統(tǒng)拓展為冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。常用的熱力循環(huán)包括布雷頓循環(huán)、跨臨界循環(huán)和（有機(jī)）朗肯循環(huán)等，而常見的儲(chǔ)熱技術(shù)，如顯熱儲(chǔ)熱、相變儲(chǔ)熱和熱化學(xué)儲(chǔ)熱均可用于相應(yīng)的儲(chǔ)熱/冷裝置。
展開 多邊形集料重力下堆積
隨機(jī)多邊形集料的堆積
LLNL研究人員使用激光束整形來增強(qiáng)金屬3D打印過程中的特性
利用LLNL的ALE3D數(shù)值模擬軟件工具，研究人員模擬了實(shí)際的粒度分布和隨機(jī)粒子堆積，然后通過使用激光射線追蹤算法模擬激光與實(shí)際粉末床的相互作用。通過混合有限元法解決了三維模型在非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上的元素和有限體積公式。為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，掃描速度設(shè)定為1800mm / s，能量密度為61J / mm 3。
使用LLNL的ALE3D代碼模擬激光模型相互作用，可以研究光束形狀對(duì)軌道宏觀和微觀結(jié)構(gòu)的影響。研究人員確定“較低的激光功率下凝固對(duì)等軸晶的形成是有利的”，與光束橢圓度無關(guān)。當(dāng)功率和掃描速度上升時(shí)，柱狀晶粒的濃度通常增加，這時(shí)候可以通過改變光束橢圓率來實(shí)現(xiàn)特定位置的微觀結(jié)構(gòu)控制。此外，使用交替光束形狀的完整構(gòu)建甚至可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)。
研究人員還研究了高斯和橢圓激光強(qiáng)度分布對(duì)單軌微觀結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)激光加熱發(fā)生熱傳導(dǎo)模式時(shí)，橢圓形強(qiáng)度的光斑比圓形輪廓的光斑在大得多的參數(shù)空間上產(chǎn)生等軸或混合等軸柱狀晶粒。這表明晶粒形態(tài)可以通過改變光束強(qiáng)度和空間輪廓來定制，同時(shí)保持恒定的激光功率和掃描速度。
3D科學(xué)谷Review
勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）在2017年就創(chuàng)造了三倍的強(qiáng)度的超強(qiáng)耐腐蝕不銹鋼316L，LLNL聯(lián)合喬治亞理工大學(xué)和美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)的阿姆斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們通過改變加工參數(shù)和過程控制來提高零件的力學(xué)性能。通過控制激光能量以及采取快速冷卻的過程，科研人員獲得了更加致密的零件加工結(jié)果。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，這是一種常見的“海洋級(jí)” 不銹鋼，具有低碳組成。在石油管道、發(fā)動(dòng)機(jī)零件和廚房設(shè)備等場(chǎng)合被廣泛使用，通常具有低腐蝕性和高延展性。
展開 CAD多面體密堆積3D插件 ￥2899
插件介紹
CAD多面體密堆積3D插件可在AutoCAD內(nèi)建立三維隨機(jī)多面體密堆積模型。
插件內(nèi)置物理動(dòng)力學(xué)模擬算法，通過模擬重力、碰撞等現(xiàn)象，使多面體在虛擬環(huán)境中發(fā)生自然堆積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真實(shí)的堆積效果。多面體堆積模擬中存在的局部穿模問題可通過提高“檢測(cè)頻率”參數(shù)降低發(fā)生概率，或設(shè)置合理的“最小間距”參數(shù)在AutoCAD建模時(shí)完全消除。
插件支持在物理模擬時(shí)對(duì)多面體進(jìn)行鼠標(biāo)拖動(dòng)，如調(diào)整模型表面的堆積狀態(tài)進(jìn)行的部分多面體微調(diào)。也可在CAD內(nèi)對(duì)多面體進(jìn)行移動(dòng)、修改或刪除。
生成的AutoCAD多面體堆積模型包含多面體及與之適配的長(zhǎng)方體部件。
插件可設(shè)置模型的長(zhǎng)寬高參數(shù)，同時(shí)可設(shè)置三組不同粒徑范圍的多面體顆粒，不同粒徑組的顆粒在CAD內(nèi)分圖層繪制，便于批量化管理，如批量導(dǎo)出或賦值材料、分組進(jìn)行材質(zhì)渲染等。
插件可指定生成的多面體面數(shù)及個(gè)數(shù)，用于生成多種形狀的多面體類型。注意在參數(shù)設(shè)置中，多面體“面數(shù)”不宜小于20，以避免出現(xiàn)AutoCAD無法構(gòu)建多面體的情況。
控制參數(shù)中“時(shí)長(zhǎng)”為動(dòng)力學(xué)模擬算法運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)度，應(yīng)設(shè)置合理的堆積模擬運(yùn)行時(shí)間，以確保所有多面體完成重力堆積并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，到達(dá)設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間后，插件將在CAD內(nèi)建立堆積實(shí)體模型。
展開 STAR CCM+｜利用Coarse Grain Particle模型模擬流化床
7 定義顆粒入射
創(chuàng)建一個(gè)噴射器，用于將顆粒隨機(jī)注入反應(yīng)器。噴射器輸入所選的部件是初始文件中創(chuàng)建的Injection Volume幾何部件。這將注入限制在反應(yīng)器的那個(gè)區(qū)域內(nèi)。噴射器將包裹注入到Injection Volume中，分布接近真實(shí)反應(yīng)器中顆粒的隨機(jī)堆積。包裹以-0.1 m/s的速度沿負(fù)Z方向注入。
要設(shè)置噴射器，請(qǐng)按以下步驟操作：
右鍵單擊Injectors節(jié)點(diǎn)，選擇New。
選擇Injectors > Injector 1節(jié)點(diǎn)，設(shè)置以下值：
指定
Lagrangian Phase為
Particle
指定
Type為
Random Injector
指定
Inputs為
Parts > Injection Volume
選擇Injector 1 > Conditions > Particle Packing Specification節(jié)點(diǎn)，將Method設(shè)置為Particle Count。
展開 CAD顆粒密堆積2D顆粒流PFC離散元DEM模型 ￥399
插件簡(jiǎn)介
CAD顆粒密堆積2D插件可用于生成二維狀態(tài)下重力堆積的隨機(jī)顆粒。插件可指定投放區(qū)域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個(gè)數(shù)等信息，同時(shí)可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數(shù)。
插件采用物理引擎對(duì)顆粒行為進(jìn)行模擬，可實(shí)現(xiàn)顆粒在力場(chǎng)作用下的堆積、以及顆粒間的碰撞等。
插件可將當(dāng)前圖形輸出到AutoCAD，可控制輸出時(shí)機(jī)，在可視化的同時(shí)保存當(dāng)前狀態(tài)，生成的dwg文件可導(dǎo)入其他有限元軟件，同時(shí)可統(tǒng)計(jì)當(dāng)前顆粒所占比例。
插件可指定顆粒間的最小間距，控制間距可在有限元分析中更好的劃分網(wǎng)格，避免計(jì)算不收斂。
可對(duì)同一模型進(jìn)行多次輸出，通過CAD圖層對(duì)輸出進(jìn)行劃分。
插件可進(jìn)行力場(chǎng)方向的指定，實(shí)現(xiàn)不同的堆積模型，或進(jìn)行分子熱運(yùn)行模擬等。
采用堆積模式，可實(shí)現(xiàn)高比例粒子的分布模型，下圖為82.59%的比例。
說明提醒
插件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。
樣圖下載
Dwg格式樣圖，可導(dǎo)入Comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件測(cè)試。
顆粒密堆積樣圖.rar
展開 CAD球體密堆積3D插件V2.0 ￥999
插件介紹
CAD球體密堆積3D插件V2.0版本可在AutoCAD內(nèi)建立球體堆積模型，插件采取模擬球體在重力作用下的堆積行為，可生成超密堆積的幾何模型及進(jìn)行堆積過程的動(dòng)態(tài)展示。
插件優(yōu)化重力堆積物理引擎，新增堆積可視化界面，可直觀查看建模過程中的球體隨機(jī)投放及重力堆積動(dòng)畫，也可通過時(shí)長(zhǎng)參數(shù)控制堆積過程模擬的運(yùn)行時(shí)間。
插件可定義長(zhǎng)方體模型的長(zhǎng)寬高，支持設(shè)置三組球體粒徑范圍，并可設(shè)置每組球體粒徑占整個(gè)模型的比例，便于精確控制模型生成。
插件支持設(shè)置球體間的最小間距參數(shù)，能控制生成不干涉或相交的球體堆積模型。
模型說明
插件除在CAD內(nèi)建立球體堆積模型外，也對(duì)外側(cè)帶有球體孔洞的長(zhǎng)方體部件進(jìn)行建模。
插件建立的球體重力密堆積模型可用于動(dòng)畫演示、科研繪圖渲染、或?qū)階NSYS Workbench、COMSOL、Abaqus CAE等有限元軟件內(nèi)進(jìn)行仿真模擬。
球體重力堆積動(dòng)畫，顆粒沉降模擬。
粒子堆積模型渲染，用于論文科研繪圖。
球體密堆積模型導(dǎo)入ANSYS Workbench可進(jìn)行有限元仿真。
重力堆積模型導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)。
在ABAQUS內(nèi)建立球體密堆積模型。
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基于CAD-Abaqus的混凝土三維細(xì)觀模型建立(三)
隨機(jī)生成骨料：利用Monte Carlo方法，隨機(jī)生成符合一定分布規(guī)律的骨料顆粒，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的顆粒分布模型，如正態(tài)分布、均勻分布、Fuller級(jí)配曲線（Fuller curve）等。
3). 投放模擬：將生成的隨機(jī)骨料顆粒投放到試件內(nèi)，可以考慮不同投放策略和方法，如均勻投放、集中投放等，模擬骨料在混凝土中的分布過程。
4). 統(tǒng)計(jì)分析：通過大量的Monte Carlo模擬實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析骨料在混凝土中的分布情況，可以計(jì)算骨料的密實(shí)度、分布均勻性等指標(biāo)。
5). 結(jié)果評(píng)估：根據(jù)模擬結(jié)果，評(píng)估不同投放方式對(duì)混凝土性能的影響，優(yōu)化骨料的分布設(shè)計(jì)，提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性。
蒙特卡洛隨機(jī)投放模型有效性的重要前提是采用行之有效的隨機(jī)骨料投放方案，投放方案應(yīng)當(dāng)能夠充分符合實(shí)際工程中混凝土內(nèi)骨料分布特征。
4.1骨料均勻分布與堆積模型
骨料在混凝土中的分布可以采用不同的模型，其中兩種常見的模型是均勻分布模型和堆積分布模型。
均勻分布模型：在均勻分布模型中，骨料被設(shè)計(jì)成在混凝土內(nèi)均勻分布。這意味著骨料的大小、形狀和數(shù)量在整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)都是均勻的，沒有聚集或堆積現(xiàn)象。均勻分布模型通常用于簡(jiǎn)化計(jì)算和分析過程，常用隨機(jī)投放算法實(shí)現(xiàn)此模型，在一般混凝土模型設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。但一般的均勻分布模型骨料間距較大，這在實(shí)現(xiàn)較高骨料占比的混凝土中存在先天性不足。
堆積分布模型：在堆積分布模型中，骨料可能會(huì)以某種方式堆積或聚集在混凝土結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域。這種分布模型考慮了骨料在現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的非均勻性，更接近實(shí)際情況。堆積算法更適合實(shí)際混凝土振搗后的骨料重力堆積現(xiàn)象，同時(shí)可達(dá)到更高的骨料比例，具有更好的仿真意義。
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