隨機(jī)纖維建模的案例
ANSYS纖維混凝土 三維隨機(jī)纖維 鋼纖維 纖維復(fù)合材料建模
在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。
首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時(shí)插件會在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長方體基體。
設(shè)置好參數(shù)運(yùn)行CAD隨機(jī)三維纖維插件，生成所需要的三維纖維幾何模型，模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備ANSYS導(dǎo)入。
打開ANSYS Workbench，新建一個(gè)分析，在Geometry上右鍵，選擇導(dǎo)入剛才保存的.sat纖維模型文件：
模型是包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。纖維及長方體基體均為實(shí)體。
生成后就可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分、模擬分析等操作了。
建模所用到的插件：
CAD_隨機(jī)三維纖維插件
展開 COMSOL三維隨機(jī)裂紋 裂縫模型 隨機(jī)裂隙 隨機(jī)纖維建模
在COMSOL中可采用CAD模型導(dǎo)入的方式實(shí)現(xiàn)隨機(jī)裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內(nèi)生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機(jī)纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實(shí)體。
將長方體基體導(dǎo)出為.sat文件，同時(shí)將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導(dǎo)入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導(dǎo)入的對象更改為曲線和點(diǎn)，可選擇合并曲線對象。構(gòu)建對象，這樣三維的線就導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)了。
下一步我們將長方體的基體材料也導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，其實(shí)這一步也可以在COMSOL中直接建模完成。還是選擇導(dǎo)入，選擇剛剛保存的.sat文件，在這里要導(dǎo)入的對象需要選擇實(shí)體。
到這一步纖維跟基體就全部導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)了。
如果想再COMSOL內(nèi)模擬線性的裂縫，需要將基體進(jìn)行分割操作，選擇布爾操作和分割-差集。要添加的對象選擇基體，要減去的對象選擇纖維。
構(gòu)建對象后，基體材料就被纖維分割完成，形成了基體內(nèi)的線狀裂縫。
后面進(jìn)行網(wǎng)格剖分分析等，可根據(jù)自己的要求進(jìn)行。
最后看一下GIF效果圖：
在建模過程中所采用的AutoCAD插件可以在這里下載得到：
CAD_隨機(jī)纖維3D插件
如需2D版本可通過下面鏈接下載：
CAD隨機(jī)纖維2D插件
展開 COMSOL隨機(jī)纖維 纖維混凝土建模
先看一下網(wǎng)格劃分后最終的模型圖：
在COMSOL內(nèi)建立纖維模型可采用CAD導(dǎo)入的方式，這里有可以直接使用的CAD纖維建模插件，可一鍵式生成所需要的纖維模型。
模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備COMSOL導(dǎo)入。
打開comsol，在幾何菜單下選擇導(dǎo)入，選擇.sat文件導(dǎo)入即可。
模型包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。
當(dāng)然采用插件也可以生成其他形式的COMSOL隨機(jī)幾何模型。如COMSOL模擬巖石的節(jié)理、短纖維混凝土等。
在本教程中所用到的插件下載：
CAD_隨機(jī)三維纖維插件
展開 任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布) ￥99
插件介紹：
這是一個(gè)任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，可以層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及每一層的樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個(gè)部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，如圖所示：
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示：
這里首先要完成模型的設(shè)定。自上而下分別為目標(biāo)模型，樹脂部件名稱，纖維部件名稱，以及如圖所標(biāo)的參數(shù)，并需要指定纖維半徑與每一層的鋪層角度（角度的值為0~180）、厚度、樹脂含量，拖動滑塊，設(shè)定纖維投放失敗最大嘗試次數(shù)，該值適用于所有層。
此外，層數(shù)不限，自下而上鋪層，就是說第一層在最低層。預(yù)設(shè)5層，如果少于5層，需要把多余的行刪去。
數(shù)值盡量采用小數(shù)，例如5.0，RC的值為0~1之間。
此插件所生成的是可變形的實(shí)體模型，設(shè)定好之后就可以點(diǎn)擊ok或apply進(jìn)行生成。
插件說明
此插件所生成的是實(shí)體模型。
使用做了視頻，可以在視頻中查看效果。視頻鏈接：
任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布)使用視頻教程_培訓(xùn)課程-技術(shù)鄰
為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運(yùn)行，路徑采用默認(rèn)就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進(jìn)行解壓安裝。新版界面如下：
注意，路徑盡量默認(rèn)，也可以自定義安裝，如果自定義安裝請安裝到與傳統(tǒng)安裝一致的地方。
今后插件的發(fā)行格式均采用壓縮包與安裝包并行的形式。
承諾：
1.凡是購買插件的用戶，使用過程中若是遇到Bug，本人將承諾對發(fā)現(xiàn)的bug進(jìn)行修復(fù)。
展開 
ANSYS隨機(jī)骨料 纖維混凝土 三維隨機(jī)纖維骨料 隨機(jī)纖維 隨機(jī)裂縫 隨機(jī)幾何模型
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機(jī)模型：
3、ANSYS隨機(jī)裂縫巖石節(jié)理裂隙
建模插件：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
matlab+abaqus隨機(jī)纖維分布建模
可控制纖維長度，個(gè)數(shù)隨機(jī)，
投放
利用 AI 完成CAE前處理之長方體內(nèi)隨機(jī)纖維網(wǎng)格 ￥99.99
<p> 前一篇講了長方體內(nèi)隨機(jī)球體的建模，本文介紹長方體內(nèi)隨機(jī)纖維的建模過程，同樣是通過詢問AI，生成lsprepost的腳本，在lsprepost中運(yùn)行腳本生成纖維。生成纖維與生成球體網(wǎng)格有些不同，lsprepost無法通過坐標(biāo)直接生成梁單元，需要先繪制曲線，再畫網(wǎng)格。</p><p><strong style="color: rgb(51, 112, 255);">1. </strong><strong>手動生成線段，讀取生成命令，查看關(guān)鍵參數(shù)位置</strong>。
展開 UD單胞細(xì)觀建模插件（纖維隨機(jī)分布+周期性邊界—幾何上） ￥50
插件介紹：
這是一個(gè)具有周期性的ud單胞細(xì)觀建模插件，可以指定單胞的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個(gè)部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到UD單胞細(xì)觀建模插件，如圖所示：
編輯
跳轉(zhuǎn)
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示：
這里首先要完成模型的設(shè)定。自上而下分別為目標(biāo)模型，樹脂部件名稱，纖維部件名稱，以及如圖所標(biāo)的參數(shù)，并需要指定纖維半徑與樹脂含量，拖動滑塊，設(shè)定纖維投放失敗最大嘗試次數(shù)。
數(shù)值盡量采用小數(shù)，例如5.0，RC的值為0~1之間。
此插件所生成的是可變形的實(shí)體模型，設(shè)定好之后就可以點(diǎn)擊ok或apply進(jìn)行生成。
插件說明
此插件所生成的是實(shí)體模型。
使用做了視頻，可以在視頻中查看效果。視頻鏈接：
UD單胞細(xì)觀建模插件使用視頻教程_培訓(xùn)課程_abaqus建立rve ABAQUS仿真rve-技術(shù)鄰
為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運(yùn)行，路徑采用默認(rèn)就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進(jìn)行解壓安裝。新版界面如下：
注意，路徑盡量默認(rèn)，也可以自定義安裝，如果自定義安裝請安裝到與傳統(tǒng)安裝一致的地方。
今后插件的發(fā)行格式均采用壓縮包與安裝包并行的形式。
承諾：
1.凡是購買插件的用戶，使用過程中若是遇到Bug，本人將承諾對發(fā)現(xiàn)的bug進(jìn)行修復(fù)。
2.使用時(shí)有什么問題，也可以進(jìn)行咨詢，私信或評論區(qū)發(fā)言都行，看到有時(shí)間會進(jìn)行回復(fù)。
3.還沒想好，以后再說。
展開 Abaqus三維纖維增強(qiáng)隨機(jī)分布自動建模腳本
纖維在abaqus里的建模有兩種辦法，一種是實(shí)體，一種是線。這兩種方式我們通過腳本都可以實(shí)現(xiàn)，話不多說，直接上圖，有需要的站內(nèi)聯(lián)系。
UD單層層合板細(xì)觀建模插件（纖維隨機(jī)分布） ￥15
<h1 class="ql-align-justify"><em>插件介紹：</em></h1><p class="ql-align-justify">這是一個(gè)UD單層層合板細(xì)觀建模插件，可以指定層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布。纖維與樹脂分開建模。</p><h2 class="ql-align-justify">操作說明：</h2><p class="ql-align-justify"> 首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到我們的UD單層層合板細(xì)觀建模插件，如圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202409/attachment/6fe7e6f66af242a2a327ae5cf6147707.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/6fe7e6f66af242a2a327ae5cf6147707.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/6fe7e6f66af242a2a327ae5cf6147707.png?
展開 Abaqus 隨機(jī)裂縫 纖維混凝土建模
在abaqus內(nèi)建立隨機(jī)裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機(jī)纖維圖導(dǎo)入到abaqus的方式。使用CAD隨機(jī)纖維2D插件在AutoCAD內(nèi)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(dǎo)入-草圖，將之前保存的dxf文件導(dǎo)入到abaqus草圖內(nèi)。
復(fù)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(chuàng)建分區(qū)選擇第一張草圖將長方體幾何部件進(jìn)行分區(qū)。
建模中所采用的插件下載：
CAD隨機(jī)纖維2D插件
基于Abaqus的隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣建模插件2.0
復(fù)合材料研究是目前一個(gè)較為熱門的方向，復(fù)合材料主要分為：①纖維增強(qiáng)復(fù)合材料②夾層復(fù)合材料③顆粒復(fù)合材料④混雜復(fù)合材料；對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料來說，又分為連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料、短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其優(yōu)點(diǎn)在于比強(qiáng)度高、比模量大、可設(shè)計(jì)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(xué)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(qiáng)復(fù)合材料的有限元模型需要考慮隨機(jī)的纖維分布，如果纖維束數(shù)量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實(shí)現(xiàn)隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣模型的建立。
一、新增功能
爭對此，可對隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣進(jìn)行插件建模，在前一版本中，主要基于下面的標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行短纖維模型的建立。
插件版本1.0
但是實(shí)際中，不同研究人員所用拉伸試樣尺寸可能不一致，為解決這一問題，發(fā)布了復(fù)合材料拉伸試樣插件2.0版本了，在該版的插件中，我們將拉伸試樣的尺寸考慮在內(nèi)，將試樣尺寸變成為用戶自定義的參數(shù)。
展開 基于Abaqus的隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣建模插件
復(fù)合材料研究是目前一個(gè)較為熱門的方向，復(fù)合材料主要分為：①纖維增強(qiáng)復(fù)合材料②夾層復(fù)合材料③顆粒復(fù)合材料④混雜復(fù)合材料；對于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料來說，又分為連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料、短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，其優(yōu)點(diǎn)在于比強(qiáng)度高、比模量大、可設(shè)計(jì)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(xué)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(qiáng)復(fù)合材料的有限元模型需要考慮隨機(jī)的纖維分布，如果纖維束數(shù)量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實(shí)現(xiàn)隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣模型的建立。
接下來對隨機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸試樣建模插件進(jìn)行介紹
一、 算法
此插件核心在于生成不相交的纖維，因此選擇選用解析幾何方法對隨機(jī)生成的纖維是否與已經(jīng)生成的纖維進(jìn)行相交判斷，有以下兩個(gè)難點(diǎn)：
難點(diǎn)一在于纖維是有限長度，轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型即為線段之間的最小距離大于二倍纖維半徑，因此應(yīng)將判斷分為多種情況，①直線之間最短距離為線段之間最短距離，②線段之間最短距離大于直線之間最短距離，由此進(jìn)行判斷纖維是否相交；
難點(diǎn)二在于如何生成給定纖維體積含量的模型，若直接生成足夠纖維數(shù)量的模型，可能會導(dǎo)致纖維體積含量高或低，與預(yù)期纖維體積含量有誤差，在此采用不斷逼近的方法，即先生成由體積含量計(jì)算的纖維數(shù)量，由于纖維還需進(jìn)行切割，因此此時(shí)的纖維體積含量肯定小于預(yù)期的纖維體積含量，接下來對此時(shí)纖維體積含量與預(yù)期纖維體積含量進(jìn)行比較，若此時(shí)纖維體積含量與預(yù)期纖維體積含量之差乘試樣總體積大于一個(gè)纖維體積，則繼續(xù)生成纖維，若此時(shí)纖維體積含量與預(yù)期纖維體積含量之差乘試樣總體積不足以生成一根纖維，則停止生成。
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(shí)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(shí)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(shí)，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(jì)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(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，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(shí)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(shí)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 comsol隨機(jī)幾何 隨機(jī)分布顆粒 纖維混凝土 不干涉模型 隨機(jī)球體 隨機(jī)裂縫
comsol隨機(jī)幾何模型
在常見的材料中，嚴(yán)格來講均質(zhì)單一性的材料并不常見，更多的是隨機(jī)材料。這就使得在幾何建模時(shí)需要考慮材料的隨機(jī)性，這里講介紹幾種常見的隨機(jī)材料模型及在comsol內(nèi)構(gòu)建該模型的方法。
comsol多類隨機(jī)裂隙，帶厚度裂隙：
comsol纖維隨機(jī)分布，復(fù)合材料：
comsol隨機(jī)分布顆粒：
comsol隨機(jī)孔隙：
comsol不干涉隨機(jī)幾何構(gòu)建
在comsol內(nèi)主流的隨機(jī)分布幾何構(gòu)建方法是通過COMSOL with Matlab連接，通過Matlab代碼實(shí)現(xiàn)模型的建立。但是采用 LiveLink for MATLAB的方案對于初學(xué)者要求較高，需要掌握MATLAB語法基礎(chǔ)并具有一定的程序設(shè)計(jì)能力。這里介紹另一種快速建模的方法，通過CAD文件導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。
而在CAD內(nèi)建立隨機(jī)幾何可通過其他軟件設(shè)置好參數(shù)后一鍵生成，從而無需編程操作。下面是能構(gòu)建以上幾種模型CAD軟件。
下載鏈接：CAD隨機(jī)幾何3D
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