隨機顆粒建模的案例
模型分享012——二維隨機顆粒建模及仿真應(yīng)用 ￥99
圖3 隨機直徑顆粒建模
簡單嘗試
通過腳本文件生成了在0.075-0.125mm范圍內(nèi)的隨機顆粒，模擬明膠微球，基體材料為生物材料GelMA,采用一端擠壓的方式模擬“明膠顆粒—GelMA”混合墨水的擠壓狀態(tài)和應(yīng)力變化情況，以及鋁基復(fù)合材料的車削過程，分析顆粒在受力時發(fā)生的變化。
圖4 “明膠顆粒—GelMA”應(yīng)力分布圖
圖5 鋁基復(fù)合材料車削應(yīng)力分布圖
擴展應(yīng)用
通過腳本文件生成的隨機顆粒，不僅可以模擬“明膠顆粒和GelMA”混合墨水在擠出式打印中的形變和受力，甚至還可以模擬“明膠顆粒—GelMA—氣泡”這種復(fù)雜混合模型在擠出式打印中的延遲和形變情況，對于精確控制墨水的擠出量具有一定的應(yīng)用前景。
圖6 多材料仿真模型構(gòu)建
通過添加微信或者QQ可獲得操作視頻（已錄制隨時可發(fā)，未錄制需要一周制作）
WeChat & QQ：1489785835
仿真軟件ABAQUS 6.14-1
付費描述
二維隨機顆粒建模的仿真CAE文件和Python代碼，以及代碼的最便捷使用方式，可以實現(xiàn)零基礎(chǔ)的隨機顆粒建模操作，包學(xué)包會，。（無需子程序）
展開 ANSYS混凝土三維隨機骨料 混凝土細(xì)觀 隨機球體 顆粒增強復(fù)合材料建模
現(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進行隨機混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應(yīng)具有一定的程序設(shè)計能力。
為了方便快捷的構(gòu)建出混凝土細(xì)觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實現(xiàn)無編程構(gòu)建混凝土隨機骨料。
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(dǎo)出為.sat格式文件備用。
2、ANSYS Workbench 導(dǎo)入
打開ANSYS Workbench，在幾何內(nèi)進行導(dǎo)入預(yù)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隨機骨料投放，顆粒增強復(fù)合材料建模 ￥50
<p>內(nèi)含4種隨機投放模型：</p><p>1、基體為圓柱，隨機投放的兩種半徑范圍的實心顆粒</p><p>2、基體為圓柱，隨機投放空心有厚度球體，球體半徑固定</p><p>3、三維大小隨機、位置隨機球體投放，基體為四面體</p><p>4、隨機大小、位置、傾斜角的正六邊形（可設(shè)置倒角，不干涉）投放，基體為正四邊形</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">球體之間互不干涉，可自定義基體尺寸，球體大小、位置、體積占比。</span></p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202509/attachment/87f43732e2054029811fb62f55efaf1b.png" style="display: inline-block;"><img src="https://img.jishulink.com/202509/attachment/87f43732e2054029811fb62f55efaf1b.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202509/attachment/87f43732e2054029811fb62f55efaf1b.png?
展開 comsol隨機幾何 隨機分布顆粒 纖維混凝土 不干涉模型 隨機球體 隨機裂縫
comsol隨機幾何模型
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，更多的是隨機材料。這就使得在幾何建模時需要考慮材料的隨機性，這里講介紹幾種常見的隨機材料模型及在comsol內(nèi)構(gòu)建該模型的方法。
comsol多類隨機裂隙，帶厚度裂隙：
comsol纖維隨機分布，復(fù)合材料：
comsol隨機分布顆粒：
comsol隨機孔隙：
comsol不干涉隨機幾何構(gòu)建
在comsol內(nèi)主流的隨機分布幾何構(gòu)建方法是通過COMSOL with Matlab連接，通過Matlab代碼實現(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隨機幾何3D
展開 
骨料/夾雜/顆粒/孔隙/纖維（自定義形狀）-隨機分布-隨機形狀-混凝土、復(fù)合材料等 ￥699
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201806/1529928183169_model3D.jpg"></div>
</div><p>目前大家建立含有夾雜、顆粒或孔隙的模型都是通過編程實現(xiàn)的，MATLAB或者Python都可以，對于二維模型而言，有一定編程基礎(chǔ)的人而言，這個工作量還可以，但是即便如此，對于三維模型，很多編程高手也是無可奈何，不僅要花費大量的時間，還不一定搞的出來，即便搞的出來，也都不通用，因為每個人的需求不同，比如：顆粒形狀、填充率、單相或者多相等等，所以對于2d或3d夾雜、顆粒或孔隙模型的建立，很多人望而卻步，花費了大量時間學(xué)習(xí)還沒有搞定。</p><p>------------------</p><p>本帖子給出了一種方法，它可以支持自定義形狀，支持定義填充率設(shè)置的，簡單的圓形、橢圓形狀更是不再話下。本來是自己摸索后準(zhǔn)備自己使用的，但是效果圖（上一個帖子）一發(fā)，許多科學(xué)工作者（巖土、混凝土、涂層、復(fù)合材料等方向）都來問方法，但是自己又沒有充足時間一一解答，也沒有時間做視頻教程，就干脆做了一份電子版教程和素材，這個主要是自定義2D和3D幾何形狀的方法（簡單的形狀就不再話下了）。</p><p>形狀：任意形狀， 空間類型：2D和3D， 支持：單相、多相， 支持：及配比，支持：填充率 ...</p><p>由于含有的文件過多，無法上傳，壓縮后格式不支持，單個傳只有個別支持，怕大家搞亂文件的存放，因此就不上傳了，只上傳了2D和3D文件的截圖。</p><p>如需要購買請站內(nèi)私信，防止買到不適合自己的東西，造成不必要的麻煩，東西我會發(fā)送至個人郵箱的。
展開 LS-DYNA | 隨機顆粒的填充
有需求聯(lián)系QQ：1772619227
基于comsol的隨機分布顆粒模型建立方法 ￥800
</p><p> 本文主要是介紹其中一類比較普遍的幾何模型，隨機分布的顆粒模型。經(jīng)常可以看到這些方面在應(yīng)用：</p><p>1、在絕緣材料中隨機分布導(dǎo)電顆粒，改善導(dǎo)電、介電性能；</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/puJVm5QjeA8xTHSNcuNrmf.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/iGC8QnqoSZ3TLP5KfGNs7T.png"></p><p>2、金屬材料的細(xì)觀模型，描繪金屬顆粒之間的晶界，并進行聲學(xué)散射研究。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/fRdHwP9PPnk2XAeWm14GNr.png">3、復(fù)合材料中的纖維隨機分布，改善力學(xué)、熱學(xué)等性能</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/fTCnmzSytrSfRmqvvqa7ee.png"></p><p>4、土壤中加入隨機分布顆粒，研究滲流、溶質(zhì)遷移等現(xiàn)象；混凝土的級配，采用隨機顆粒分布來仿真計算</p><p><img src="https://img.jishulink.com/images/202205/cjS147DoL5oPnDS4f1C9mr.png"></p><p>本文基于comsol的模型方法，編寫了一個隨機方向、隨機大小、隨機位置橢球分布的代碼。</p><p>在下面付費內(nèi)容中，我將附上代碼的txt文檔，以及使用詳細(xì)的圖文和標(biāo)注介紹調(diào)用和運行的步驟。歡迎各位評鑒和交流。
展開 CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)3D插件 ￥899
插件介紹
CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)3D插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機分布的球體及球體外側(cè)過渡區(qū)部件，適用于科研繪圖、有限元建模等方面的應(yīng)用。
插件可指定的參數(shù)有模型的長、寬、高；球體顆粒的大小分布范圍，包含三個粒徑區(qū)間，及每個區(qū)間球體所占的體積比；球體占長方體的體積比、球體間的最小間距（避免網(wǎng)格劃分出現(xiàn)過小網(wǎng)格的問題）、過渡區(qū)的厚度參數(shù)；球體隨機投放的迭代次數(shù)（確保模型可在有限時間內(nèi)建立，迭代次數(shù)過小可能達(dá)不到設(shè)計的球體百分比）。
插件構(gòu)建的模型包括基體、過渡區(qū)、球體顆粒三大部分。其中基體是長方體部件，基體內(nèi)部帶有球形孔洞，與過渡區(qū)部件形成無干涉且無間隙的裝配關(guān)系；過渡區(qū)部件是有厚度的球殼，球殼外表面連接基體，內(nèi)表面連接內(nèi)部球體；球體顆粒分布在過渡區(qū)內(nèi)部。三者之間形成裝配模型。基體、過渡區(qū)、每種粒徑范圍的球體均繪制在不同的CAD圖層上，方便批量管理。
插件除在CAD內(nèi)生成模型外，還輸出模型對應(yīng)的參數(shù)信息，如實際生成的球體個數(shù)及體積比（實際球體百分比），以上信息將呈現(xiàn)在插件右側(cè)的提示框內(nèi)。同時插件輸出模型中每個球體的半徑R、球心坐標(biāo)（x,y,z）、球體體積Vsphere、過渡區(qū)體積Vitz，該信息輸出到插件文件夾內(nèi)的SphereData.xlsx文件內(nèi)，用Excel軟件打開查看。使用中需注意每次繪圖該信息將進行覆蓋，請及時備份保存。
插件可運行在Windows7、8、10、11系統(tǒng)上，同時需要有Autodesk公司的AutoCAD軟件支持，兼容AutoCAD 2010~2024全版本，不支持精簡版本的CAD軟件及其他廠商的CAD軟件。
展開 CAD隨機多邊形顆粒生成軟件 ￥189
一、軟件界面
圖1 CAD隨機多邊形顆粒
二、軟件介紹
CAD隨機多邊形顆粒生成插件可生成指定顆粒集配及比例的二維CAD圖形，CAD圖形包含外尺寸、多邊形顆粒、界面過渡區(qū)（Interface Transition Zone, 簡稱ITZ）等部分。
圖2 含ITZ的多邊形隨機骨料樣例
圖3 集料集配控制
圖4 骨料體積比控制
三、應(yīng)用場景
CAD隨機多邊形及界面過渡區(qū)可導(dǎo)入如ANSYS、Abaqus、COMSOL等其他有限元軟件進行計算。可用于如混凝土細(xì)觀模型、多孔材料模型、多孔介質(zhì)滲流模擬、多相材料擴散模擬等方面的研究。
四、使用須知
1、如需生成界面過渡區(qū)顆粒的最小邊數(shù)不宜小于5；
2、顆粒所能達(dá)到的最大體積比與集配及最小間距關(guān)系較大；
3、實際生成的界面過渡區(qū)厚度與設(shè)計值略有偏差；
4、軟件使用需注冊，一機一碼；
5、軟件運行需要安裝AutoCAD。（2010~2021均可使用）
五、更新日志
1.新增界面過渡區(qū)（ITZ）繪制功能
2.新增顆粒集配控制功能
3.新增顆粒集配曲線繪制功能
4.新增是否進行CAD繪圖選項
5.美化界面顯示優(yōu)化參數(shù)分組
6.重構(gòu)代碼加快運行速度
7.添加時間控制參數(shù)，防止死循環(huán)
8.精確計算多邊形顆粒體積
9.新增CAD分圖層繪制
10.優(yōu)化軟件注冊識別
六、樣圖實例
CAD文件 .dwg格式。
樣圖.rar
可直接聯(lián)系QQ：1135122921
獲取軟件及注冊，價格一致
展開 ABAQUS隨機多面體顆粒生成 ￥50
基于python語言的隨機多面體顆粒代碼，ABAQUS直接生成，可調(diào)節(jié)尺寸大小，數(shù)量。
【PFC6.0】隨機多邊形區(qū)域劃分及顆粒填充
slot "10" range group "20=dai" endcommand loop foreach rbdai rblock.groupmap("dai",20) rblock.group(rbdai,20)="none" endloop endloopend@solveMinRb
通過以上的命令，我們可以找到小的顆粒，當(dāng)然我們也可以調(diào)整“小的顆粒”的范圍，從而調(diào)整模型中區(qū)域的精細(xì)度。
運行完的效果如圖：
這個就是我們區(qū)域的范圍。
2 顆粒填充
由于沒有指定隨機數(shù)，導(dǎo)致本文出現(xiàn)的圖和我既有算例的分布有區(qū)別，這里給出我算完的一個sav。如下圖：
可以看到區(qū)域大小基本一致，只是形狀不同，這里也體現(xiàn)隨機性的概念。
展開 
CAD隨機球體顆粒 中空圓柱分布 ￥399
插件簡介
CAD隨機球體顆粒-中空圓柱分布插件可在AutoCAD軟件內(nèi)實現(xiàn)中空圓柱試件及內(nèi)部隨機球體的參數(shù)建模功能，插件可指定中空圓柱試件的外徑、內(nèi)徑、高度，及球體的分布參數(shù)。
插件可控制隨機球體之間的最小間距，以確保隨機球體間不會發(fā)生干涉，當(dāng)球體最小間距設(shè)置為負(fù)數(shù)時，球體間可能會發(fā)生相交。
插件可指定生成三個粒徑范圍的球體，同時可控制每種粒徑球體所占比例，以實現(xiàn)不同級配骨料的生成。
插件可對不同部件進分圖層繪制，方便批量操作。
插件可實現(xiàn)中空圓柱狀圓環(huán)部件的模擬，如材料內(nèi)部缺陷、復(fù)合材料、顆粒增強材料等。
插件生成的CAD模型可導(dǎo)入其他有限元軟件進行建模，如在comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件內(nèi)用于混凝土細(xì)觀力學(xué)分析、圓柱試件受力模型、內(nèi)部缺陷分析、多孔介質(zhì)滲流模擬、顆粒導(dǎo)電分析等。
說明提醒
插件支持AutoCAD2010~2023版本。
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。
樣圖
中空圓柱隨機球體樣圖CAD2010.rar
展開 新論文 | 顆粒材料不確定性量化的隨機離散元方法
研究背景
土體等離散顆粒材料存在著不可忽視的隨機性，這對其力學(xué)行為有著強烈的不確定性影響 (Phoon & Kulhawy 1999, Huang et al. 2010, Li et al. 2015)。然而，囿于顆粒材料確定性離散元精細(xì)化建模與分析 (O'Sullivan 2011, Liu et al. 2022, 2023) 的復(fù)雜性和高昂計算成本，傳統(tǒng)方法難以對其進行隨機力學(xué)行為的精細(xì)化分析。本研究將概率密度演化理論 (Li & Chen 2009, Chen et al. 2016, Li & Wang 2022) 應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域，與精細(xì)化確定性離散元分析技術(shù)相結(jié)合，提出了一類分析顆粒材料隨機力學(xué)行為的非侵入式隨機離散元方法。
工作概述
本研究建立的針對顆粒材料隨機力學(xué)行為分析的
隨機離散元方法框架
大致分為
4
個步驟：
1. 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對
隨機源
進行概率建模，獲得隨機源變量的概率分布；
2. 依據(jù)建立的隨機源概率分布模型，進行基本隨機變量的
概率空間剖分
，生成一系列代表性點及其賦得概率；
3. 在每個代表性點下，對顆粒材料代表性體積元進行
確定性離散元分析
，獲得其關(guān)鍵力學(xué)響應(yīng)隨應(yīng)變的演化曲線；
4. 將代表性點下的賦得概率和確定性響應(yīng)信息代入
Li-Chen 方程
，采用概率密度演化方法數(shù)值求解獲得關(guān)鍵響應(yīng)量和隨機源變量的聯(lián)合概率密度函數(shù)，進而積分獲得關(guān)鍵響應(yīng)量的概率分布。
研究框架的整體分析流程如下圖所示：
數(shù)值結(jié)果
應(yīng)力比隨應(yīng)變的概率密度演化特征：
(a. 概率密度云圖; b. 概率密度曲面; c. 均值和2倍標(biāo)準(zhǔn)差; d.
展開 COMSOL三維隨機裂紋 裂縫模型 隨機裂隙 隨機纖維建模
在COMSOL中可采用CAD模型導(dǎo)入的方式實現(xiàn)隨機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，而非實體。
將長方體基體導(dǎo)出為.sat文件，同時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，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。
后面進行網(wǎng)格剖分分析等，可根據(jù)自己的要求進行。
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_隨機纖維3D插件
如需2D版本可通過下面鏈接下載：
CAD隨機纖維2D插件
展開 基于ABAQUS的砂輪隨機顆粒分布切削模型 ￥66
<div contenteditable="false" width="100%"><br>
</div><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202307/bb0a1788b9144b1e9129256926fc7108.png" title="砂輪模型.png" alt="砂輪模型.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202307/bb0a1788b9144b1e9129256926fc7108.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202307/bb0a1788b9144b1e9129256926fc7108.png?image_process=/format,webp/quality,q_40" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202307/bb0a1788b9144b1e9129256926fc7108.png">
</div><p><br></p>
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