顆粒材料建模的案例
關于python腳本在abaqus中實現顆粒增強材料建模的這件事
1.為什么要用python腳本來建模
因為在做畢業設計的過程中接觸到顆粒增強材料的建模思路，通過abaqus的用戶界面（GUI）難以實現，列如在正方體內隨機生成一個球體，而要求球體的位置和體積大小隨機。有細心的小伙伴會發現，分析一下需求其實可以知道，通過選一個隨機的半徑生成一個球體，再把球體組裝到基體中，這樣很簡單就能實現需求。但面臨其他需求的時候呢，諸如隨意生成100個球體，而且要求位置和半徑隨機，這樣通過手動添加會十分困難，而且這樣也十分不明智，所以用到腳本來建模。
2.別的學者和專家是怎么建模的
西南交大的康國政老師和他的團隊在這方面做了大量工作，推薦文章去閱讀他們寫的文章（屬實筆者水平受限，哈哈哈）。如果你也正好是，做材料增強顆粒方面的研究，下面是幾篇比較典型的文章，值得一看。
基于周期性邊界條件的顆粒增強金屬基復合材料棘輪行為的數值模擬 (1)
金屬玻璃基復合材料增韌機理的數值模擬.pdf
原位顆粒增強金屬基復合材料的斷裂行為研究.pdf
當看完康老師的部分工作你應該會選擇是使用Fortran還是python來實現你自己的工作，下面第三部分僅僅針對想通過Python的童鞋。（python相對來說學習成本較低，語法比較通俗易懂，如何選擇就看各人了）
3.從哪里學習開源的（腳本和模型）知識
首先肯定是掌握一定的python語法基礎。
推薦閱讀python在abaqus中的應用，如果有需要pdf的話在評論區留言哦！
接下來，有一定基礎之后推薦閱讀這個大佬的GitHub，Abaqus/python_script at first · wuhuiguo/Abaqus · GitHub，無悔大佬的程序，一步一步如何實現都比較詳細，建議去他的主頁去看。
展開 abaqus隨機骨料投放，顆粒增強復合材料建模 ￥50
<p>內含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 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
為了方便快捷的構建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導入的方式，實現無編程構建混凝土隨機骨料。
模型構建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構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，在幾何內進行導入預先保存的.sat文件：
后續進行網格劃分等操作，在ANSYS Workbench內進行即可：
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中DEM顆粒建模
近期很多人私信我用ABAQUS軟件模擬土塊堆積，需要用到顆粒DEM和FEM聯合仿真，本期進行顆粒建模過程展示。
1.CAE建模
構建一個正方體部件，將其裝配并劃分網格
顆粒是在網格節點處生成，網格布種大小要大于顆粒直徑，防止粒子干涉
單元類型為C3D8R單元
2.修改inp文件
將C3D8R單元類型改為pd3d單元
**賦予顆粒屬性
*Discrete Section, elset=顆粒集合名稱, density=顆粒密度, alpha=顆粒阻尼
顆粒半徑
**定義顆粒表面
*Surface, name=顆粒表面名稱
裝配后部件名稱.顆粒集合名稱,
**定義顆粒接觸
（1）法向接觸
（2）切向接觸
參與計算的顆粒均為解析剛體，因此增量步需為固定增量步。
重要的是C3D8R單元轉換為pd3d單元
inp文件中最大單元節點編號為1331，生成粒子數為1331個
在excel中編輯
按此規律依次排列到1331，1331
將其復制替換原來的網格單元即可
展開 
模型分享012——二維隨機顆粒建模及仿真應用 ￥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和應力變化情況，以及鋁基復合材料的車削過程，分析顆粒在受力時發生的變化。
圖4 “明膠顆粒—GelMA”應力分布圖
圖5 鋁基復合材料車削應力分布圖
擴展應用
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用前景。
圖6 多材料仿真模型構建
通過添加微信或者QQ可獲得操作視頻（已錄制隨時可發，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，可以實現零基礎的隨機顆粒建模操作，包學包會，。（無需子程序）
展開 abaqus三維幾何體建模插件(包括多面體和混合顆粒)V3.0
[圖片]
新論文 | 顆粒材料不確定性量化的隨機離散元方法
變異系數)
剪切應力
和
應力比
在不同應變狀態下的概率分布：
孔隙比
隨應變的概率密度演化特征：
孔隙比和
力學孔隙比在不同應變狀態下的概率分布：
配位數
隨應變的概率密度演化特征：
配位數
和
力學配位數
在不
同
應變狀態下的概率分布：
關鍵力學響應的隨機性評價：
結論
作為一個在顆粒材料力學行為研究領域的探索者，我們在這次的研究中，提出了一種新的研究方法—隨機離散元方法 (Stochastic Discrete Element Method)。這個方法是針對顆粒材料隨機力學行為的一種全新的量化與評價框架。我們首先對實驗過程中觀測到的參數不確定性進行了深入的表征，進一步通過概率密度演化方法，對顆粒材料的不確定性傳播進行了定量分析。此處的不確定性傳播，受制于系統物理機制的驅動，我們采用了詳盡的離散元分析方法求解相關物理方程。我們的研究目標是確認哪些力學行為的隨機性可以在力學建模中暫時忽略，哪些必須得到適當的考慮。因此，本研究的結果將為顆粒材料力學行為以及進一步的工程計算提供有價值的參考。
關于研究的結論，我們有以下幾點要強調：
1. 在分析顆粒材料中顆粒間摩擦系數時，概率分布的考慮至關重要。因此，本研究強調，在數值建模研究中，單一值的使用可能會導致結果偏離真實情況。
2. 不確定性對土體力學行為的影響，與剪切狀態和特定土體參數密切相關。在大應變宏觀尺度行為和非活動顆粒比例方面，存在較大的不確定性。
3. 本研究提出，使用隨機離散元方法和統計方法評估關鍵巖土參數是必要的，這將為了解土體力學行為的全概率特性提供了有力的工具。
展開 COMSOL 顆粒增強復合材料力學仿真 ￥800
<p>復合材料是用經過選擇的、含有一定數量比的兩種或兩種以上的組元，經過人工復合、組成多相、三維結合且各相之間有明顯界面的、具有特殊性能的材料。顆粒增強體是用以改善復合材料的力學性能，提高斷裂功、耐磨性、硬度，增進耐蝕性的顆粒狀材料。如SiC、TiC、B4C、WC、Al2O3、MoS2、Si3N4、TiB2、BN、C （石 墨）等。 </p><p>顆粒增強復合材料作為一種新的結構材料有著廣闊的發展前景。本篇文章采用COMSOL軟件對顆粒增加復合材料結構進行了參數化建模，并計算了添加顆粒后的壓縮變形性能。顆粒增強復合體結構的建模基于<a href="https://www.yqgqt.org.cn/major/comsol" rel="noopener noreferrer" target="_blank">COMSOL軟件</a>中的App開發器編制了程序實現了不同粒徑和數量的非干涉顆粒隨機生成模型，幾何模型如下圖所示：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<div>
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202107/e62e2e3673a9420a8db4bf2f55c48d0a.png" title="Untitled1.png" alt="Untitled1.png" style="max-width: 760px; width: 678px; height: 399px;" width="678" height="399" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202107/e62e2e3673a9420a8db4bf2f55c48d0a.png?
展開 碳化硅顆粒增強鋁基復合材料
與傳統的金屬材料相比，顆粒增強鋁基復合材料不僅兼有金屬的高塑性、高韌性和增強顆粒的高模量、高硬度，同時具有各向同性，是應用前景很廣的材料。碳化硅顆粒增強鋁基復合材料可用來制造衛星及航空結構材料，如衛星支架、結構連接件、管材、各種型材、導彈翼、制導元件；制造飛機零部件等，發展這種材料具有重要的戰略意義。
碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，其增強體顆粒價格低廉，可用常規方法制造加工，便于批量生產。研發成本低、效果好的制備工藝是當前材料領域的一個熱點。
一、粉末冶金法。
粉末冶金法具有一些獨特的優點，如可任意調節增強相的體積分數（最高可達７０％），較準確地控制成分比，且其增強顆粒的粒徑在納米范圍內可調。此外，粉末冶金工藝的燒結溫度較低，可有效減輕增強體與基體間的有害界面反應，制得的復合材料具有良好的力學性能。近年來，進一步開發出機械合金化-粉末冶金法。該法制備的復合材料，其增強體顆粒分布均勻，粒度在納米至微米范圍內可調，增強相的體積分數可高達７０％，與基體的界面結合良好，所制備的復合材料力學性能優異。美國ＤＷＡ 公司采用機械合金化-粉末冶金法生產了碳化硅顆粒增強鋁基復合材料，已將其應用于汽車、飛機、航天器等。
二、壓力鑄造法。
此法是將液態或半液態金屬基復合材料或金屬以一定速度填充壓鑄模型腔，或增強材料預制體的空隙中，在壓力作用下使其快速凝固成形而制備出金屬基復合材料，包括擠壓鑄造法、離心鑄造法、氣體壓力滲透鑄造法等。目前，生產應用中使用較多的是擠壓鑄造法，其具體方法是：首先把碳化硅顆粒增強相以適當的粘結劑粘結制成預制塊，然后裝入鑄模，澆入精煉的鋁基體金屬熔體，并立即加壓使熔融的金屬熔體浸滲到預制塊中，凝固之后即得碳化硅顆粒增強鋁基復合材料。
展開 COMSOL顆粒夾雜多孔介質多相材料達西滲流模擬
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
展開 顆粒增強復合材料 求帶 有償
做顆粒增強復合材料，求帶
第四屆全國顆粒材料計算力學會議紀要
第四屆全國顆粒材料計算力學會議于2018年7月6-8日在廈門舉行，會議由中國力學學會計算力學專業委員會主辦，華僑大學脆性材料加工技術教育部工程研究中心、大連理工大學工業裝備結構分析國家重點實驗室承辦。華僑大學校長徐西鵬教授、大連理工大學李錫夔教授擔任大會主席。共有來自全國60多所高校、科研院所的近200名專家學者與會。
會議以“基礎與應用相融合，促進顆粒計算力學發展”為主題，聚焦基于顆粒的計算方法、軟件和工程應用的關鍵問題和難點問題，為國內外同行提供一個開放的交流平臺，通過對當前顆粒計算力學研究現狀和發展趨勢的交流，凝煉顆粒力學中新的研究方向，確定相應的關鍵力學問題，推動顆粒計算力學在基礎理論、數值方法和工程應用中的發展，促進顆粒力學與其它學科的交叉融合。大會邀請英國薩里大學鄔傳宇教授、香港科技大學趙吉東教授和上海交通大學王宇杰教授等10位知名學者作大會報告，16位學者作了邀請報告，另有80個分會場報告。經過專家推薦，共評選出6篇優秀學生論文予以獎勵，同時將向《力學學報》等科技期刊推薦若干論文發表。
會議期間，李錫夔教授主持召開了顆粒材料計算力學專業組會議，討論了專業組的發展和換屆事宜，并決定第五屆全國顆粒材料計算力學會議由武漢大學承辦，由周偉教授和楚錫華教授具體負責。
展開 顆粒隨機分布復合材料python代碼（2D） ￥10
隨機生成2D圓形顆粒python代碼。可以根據自己需要調整圓大小。
德國創業公司使用顆粒材料大幅降低金屬3D打印成本
據悉，德國創業公司AIM3D由羅斯托克大學的幾名研究人員成立， 打算用其創新性的CEM（復合材料擠出成型）技術來革新3D打印機市場。該公司正在開發一款名為ExAM255的3D打印機，它受到注塑成型工藝的啟發，可以處理金屬和塑料。
CEM是一種新穎的3D打印工藝，它使用金屬顆粒而不是金屬粉末來逐層構建復雜的模型。也就是說，這種工藝不涉及使用激光來燒結金屬粉末，而是使用一種擠出機（AIM3D
CEM E-1擠出機）來加工直徑最大為3mm的顆粒，并且幾乎適用于任何材料。它的最小打印層厚為20微米，精度為50μm。
使用顆粒材料的一大好處是更便宜、更易獲得，這主要是因為顆粒材料是常用的注塑成型材料。金屬3D打印因其材料昂貴而讓人望而卻步，CEM技術有望解決這方面的限制。
AIM3D介紹說，他們的3D打印系統已經能處理不銹鋼，目前團隊正在開發其他合金和有色金屬材料。此外，ExAM255將配備一個自動進料器，每個擠出機因此可以提供多達1升的材料，這相當于1.2
kg的ABS或4.4 kg的不銹鋼。打印機的構建體積據說為255 x 255 x 255 mm。
由于使用一種基于沉積的增材方法，CEM技術需要使用一種塑料粘合劑材料。這意味著打印完成后，打印件需要進行燒結，最后得到的是一個金屬密度約96％的最終部件。 AIM3D表示，他們正在開發自己的燒結爐，客戶可以跟3D打印機一起購買，但補充說使用工業爐也可以。
總的來說，AIM3D的技術讓我們相當激動，因為它承諾降低材料和金屬3D打印的成本。由于不需要昂貴的激光技術，ExAM255將比激光燒結系統便宜得多。
目前，ExAM255 3D打印機仍在開發中，最早的上市時間為2018年。
展開 Abaqus纖維復合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型
內插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
cae ￥20
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Abaqus纖維復合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型!
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內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
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cae,inp文件及ODB文件，操作視頻(注意：并未含puck子程序，僅作學習參考)
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