混凝土隨機(jī)骨料模型的案例
混凝土隨機(jī)骨料模型 ￥18.88
通過(guò)Python生成混凝土隨機(jī)圓形骨料分布模型。繪圖是用海龜繪圖體系完成。代碼內(nèi)有注釋?zhuān)m合初學(xué)者研究使用。
Turtle庫(kù)是初學(xué)者必學(xué)的庫(kù)，有助于理解建立模型的思路。若想實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入有限元軟件等，只需改變語(yǔ)法等。
ANSYS混凝土三維隨機(jī)骨料 混凝土細(xì)觀 隨機(jī)球體 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料建模
研究進(jìn)展
通過(guò)ANSYS進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建是進(jìn)行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內(nèi)構(gòu)建混凝土細(xì)觀模型是分析的前提。現(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過(guò)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(jì)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(guò)AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)編程構(gòu)建混凝土隨機(jī)骨料。
模型構(gòu)建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機(jī)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(jī)分布的不相交的球體顆粒，同時(shí)生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長(zhǎng)方體基體。同時(shí)對(duì)顆粒的粒徑大小、比例等都能進(jìn)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(kāi)ANSYS Workbench，在幾何內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)入預(yù)先保存的.sat文件：
后續(xù)進(jìn)行網(wǎng)格劃分等操作，在ANSYS Workbench內(nèi)進(jìn)行即可：
插件下載
建模用到的CAD插件下載：
CAD隨機(jī)球體顆粒插件
展開(kāi) 三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型/細(xì)觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
在前面的視頻中已經(jīng)有了三維隨機(jī)球體骨料的細(xì)觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。
簡(jiǎn)單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺(tái)私信和留言中有不少同學(xué)咨詢(xún)“怎么添加纖維/有沒(méi)有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來(lái)潮，那么今天就寫(xiě)了這個(gè)帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡(jiǎn)單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲(chǔ)在骨料數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行下一個(gè)球體的生成與判斷；若小于，則不存儲(chǔ)，進(jìn)行下一個(gè)球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形即可。
把這個(gè)思路放到纖維與骨料之間的判斷中來(lái)，似乎也能進(jìn)行相應(yīng)的判斷。只需要生成隨機(jī)的纖維，用纖維端點(diǎn)坐標(biāo)與骨料球心坐標(biāo)，計(jì)算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點(diǎn)到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒(méi)啥問(wèn)題，但其實(shí)纖維能在混凝土中分布的區(qū)域已經(jīng)大大縮小了。如下圖所示，當(dāng)纖維的方向指向骨料時(shí)，雖然纖維與骨料并沒(méi)有相交，但簡(jiǎn)單地使用點(diǎn)到直線的距離公式，會(huì)被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。
展開(kāi) 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
ABAQUS混凝土隨機(jī)骨料生成插件 ￥98
ABAQUS插件——混凝土隨機(jī)骨料生成插件
插件信息：
插件用于生成混凝土二維隨機(jī)圓形骨料部件模型。
可指定構(gòu)件的尺寸、骨料粒徑范圍、骨料比例、界面過(guò)渡區(qū)ITZ等信息。
也可用于生成abaqus孔隙材料。
注意：此插件僅用于生成二維隨機(jī)骨料模型，不包含接觸、力學(xué)計(jì)算，需自行指定材料參數(shù)及受力狀況。
插件詳情：
插件解壓后將文件夾置于C:\Users\“用戶(hù)名”\abaqus_plugins文件夾，或abaqus工作路徑下。打開(kāi)軟件Plug-ins菜單下運(yùn)行。
注冊(cè)編號(hào)見(jiàn)插件運(yùn)行后Abaqus下方的信息提示欄。
可聯(lián)系本人QQ：1135122921，獲取軟件及注冊(cè)。
軟件更新：
2021/01/21 V2.5版發(fā)布
1、增添最大次數(shù)控制，防止程序死循環(huán)；
2、保留繪制草圖，便于修改；
3、新增骨料部件單獨(dú)繪制；
4、添加插件注冊(cè)識(shí)別功能；
2021/03/12 V3.0版發(fā)布
1、新增指定不同粒徑顆粒比例功能；
2、優(yōu)化生成效率；
2021/03/13 V3.1版發(fā)布
1、新增粘結(jié)薄弱層繪制功能；
2、新增自動(dòng)裝配部件；
插件下載：
展開(kāi) ANSYS隨機(jī)多面體骨料 三維多面體投放 隨機(jī)骨料混凝土細(xì)觀模型
模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。
在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
ANSYS隨機(jī)多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見(jiàn)的球體干涉，本程序可達(dá)到更好的隨機(jī)度，以實(shí)現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。
隨機(jī)生成-隨機(jī)分布-隨機(jī)形狀-骨料-夾雜-孔隙-纖維模型-混凝土復(fù)合材料涂層等模型
隨機(jī)分布適用于很多行業(yè)，但是由于目前abaqus的自身建模限制，很多模型都不能直接建立，只能通過(guò)Python建立，但是對(duì)于復(fù)雜模型，Python的開(kāi)發(fā)也是很吃力，特別是對(duì)于三維模型，因此，必須找到一種好的方法進(jìn)行模型的建立，個(gè)人通過(guò)不斷嘗試摸索找到了一種解決隨機(jī)分布模型的通用方法，適合于各種行業(yè)模型的建立，給出一些效果圖，類(lèi)似的圖形或者涉及到隨機(jī)分布的模型圖，大家可以直接咨詢(xún)，另外對(duì)于規(guī)則模型的建立這種方法也是非常使用的，聯(lián)系郵箱或qq1057593923@qq.com
1057593923@qq.com
ABAQUS斷裂模擬收徒 ，保證快速學(xué)會(huì)各種ABAQUS斷裂模擬方法 1200/人（將享有各種插件以及程序，價(jià)值3000+、專(zhuān)門(mén)定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問(wèn)題等等，傾囊相教）
展開(kāi) COMSOL隨機(jī)多面體骨料 三維凸多面體骨料 無(wú)規(guī)則孔隙 三維混凝土細(xì)觀 三維骨料模型
混凝土模型
三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過(guò)程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。
建模教程
首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。
將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)，更方便材料賦值等操作。
本模型共導(dǎo)出四個(gè)iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。
然后將iges文件分別導(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會(huì)出現(xiàn)材料賦值難以選取的問(wèn)題。
最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。
這里再放一張賦值不同材料后的模型：
插件下載
CAD隨機(jī)多面體3D插件
模型樣圖
隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar
展開(kāi) 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(lèi)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(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過(guò)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(jiǎn)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(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過(guò)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(jiǎn)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(jiàn)下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開(kāi) ABAQUS隨機(jī)多邊形骨料及ITZ細(xì)觀混凝土CDP模型
混凝土的強(qiáng)度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機(jī)多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過(guò)渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細(xì)觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。
混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)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(nèi)容分三份以草圖的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
在ABAQUS內(nèi)利用導(dǎo)入的草圖分別建立砂漿、界面過(guò)渡區(qū)、多邊形骨料三部分部件并進(jìn)行裝配。
在本案例中采用EasyCDP插件快速生成不同強(qiáng)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(dòng)力，顯式分析步，設(shè)置時(shí)間長(zhǎng)度為5，將模型下部設(shè)置為固定約束，上部添加向下的位移作為載荷。
進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸的設(shè)置推薦小于ITZ厚度及插件中設(shè)置的顆粒最小間距的較小值。
提交分析查看結(jié)果。
CAD隨機(jī)多邊形顆粒
https://www.yqgqt.org.cn/post/1787116
展開(kāi) Abaqus隨機(jī)圓形骨料ITZ細(xì)觀混凝土CDP軸壓模型
混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機(jī)投放建立混凝土細(xì)觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。
對(duì)各部件進(jìn)行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過(guò)渡區(qū)采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。
為模擬模型的軸壓狀態(tài)，新建長(zhǎng)方形部件作為壓力機(jī)的鋼制壓板，設(shè)置壓板與混凝土試件間的接觸，并將下側(cè)壓板固定，上側(cè)壓板添加豎直向下的位移。
對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析并查看結(jié)果。
展開(kāi) 
ANSYS Workbench隨機(jī)圓形骨料ITZ細(xì)觀混凝土模型
在ANSYS Workbench內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元分析是混凝土細(xì)觀研究的有效手段，混凝土細(xì)觀模型可簡(jiǎn)化為隨機(jī)投放的圓形骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）部件以及水泥漿體等部分組成，對(duì)不同的部分賦值相應(yīng)的材料屬性，以更好的模擬混凝土相關(guān)性能。
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)圓形骨料混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)圓形骨料插件V2.0實(shí)現(xiàn)，在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)，運(yùn)行即可自動(dòng)在Auto CAD內(nèi)完成模型草圖繪制。插件可支持設(shè)置骨料粒徑滿(mǎn)足截?cái)嗾龖B(tài)分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿(mǎn)足不同的級(jí)配要求，以及設(shè)定界面過(guò)渡區(qū)有無(wú)及厚度。
在CAD內(nèi)將骨料、砂漿、過(guò)渡區(qū)分圖層后分別建立獨(dú)立的二維部件，并導(dǎo)出為IGES格式文件。
打開(kāi)Workbench選擇相應(yīng)的分析系統(tǒng)，將分析類(lèi)型設(shè)置為2D，導(dǎo)入保存的模型并在SpaceClaim內(nèi)對(duì)不同的部件賦值相應(yīng)的材料。
打開(kāi)模型，可在ANSYS內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步分析求解。
CAD隨機(jī)圓形骨料插件 V2.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1851750
展開(kāi) Abaqus混凝土梁三點(diǎn)彎曲開(kāi)裂模擬基于隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)模型
在細(xì)觀混凝土開(kāi)裂研究中，仿真可直觀揭示混凝土中多相材料的破壞特征及微觀裂縫的發(fā)展規(guī)律。本案例建立包含隨機(jī)多邊形粗骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）及水泥砂漿在內(nèi)的細(xì)觀混凝土梁二維模型，對(duì)混凝土梁在三點(diǎn)彎曲工況下進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土梁跨中部位的裂縫發(fā)展情況。
在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomPolygon2D V2.0插件建立多邊形粗骨料、實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。由于只考慮梁的跨中開(kāi)裂情況，為了簡(jiǎn)化模型的復(fù)雜度，這里只建立了跨中部分的細(xì)觀混凝土模型。
為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)方形梁模型，手動(dòng)建立長(zhǎng)方形部件，并與插件建立的細(xì)觀混凝土模型裝配為整體，并進(jìn)行相應(yīng)的材料指派。
建立梁支座，并將下部支座設(shè)置為固定約束，跨中添加豎直向下的位移，進(jìn)行混凝土梁的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)?zāi)M。
對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，跨中部分適當(dāng)加密網(wǎng)格。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析并查看結(jié)果。
展開(kāi) 輕骨料混凝土/泡沫混凝土CDP模型-Excel ￥8.88
<p>本內(nèi)容基于丁發(fā)興開(kāi)的輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型，具體如下：</p><p><br></p><p><strong>模型介紹：</strong></p><p>本模型基于“丁發(fā)興”所開(kāi)發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。給予了論文pdf文件</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/202504/attachment/352077717ebc46b4b2495692cbf7c8f6.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202504/attachment/352077717ebc46b4b2495692cbf7c8f6.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202504/attachment/352077717ebc46b4b2495692cbf7c8f6.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202504/attachment/352077717ebc46b4b2495692cbf7c8f6.png?
展開(kāi) 輕骨料混凝土細(xì)觀損傷演化分析
2 輕骨料混凝土細(xì)觀損傷演化分析
2.1細(xì)觀數(shù)值分析模型及方法
2.1.1隨機(jī)骨料模型的建立
利用蒙特卡洛方法來(lái)生成輕骨料混凝土的隨機(jī)骨料模型，理想的富勒級(jí)配曲線僅是針對(duì)三維空間中的骨料而言，瓦拉文在富勒級(jí)配曲線的基礎(chǔ)上，把三維骨料級(jí)配等效成二維骨料級(jí)配，建立了三維骨料級(jí)配與二維混凝土截面骨料面積之間的關(guān)系，提出了瓦拉文公式，公式具體表達(dá)式如下：
本文數(shù)值模擬采用的二維多邊形骨料為凸多邊形骨料。在圓形骨料的基礎(chǔ)上，用邊延拓的方法生成凸多邊形骨料。
本文生成的隨機(jī)多邊形輕骨料混凝土模型如圖1所示：
圖1 隨機(jī)多邊形輕骨料混凝土模型
2.1.2 批量插入內(nèi)聚力單元的方法
本文采用內(nèi)聚力模型，通過(guò)在裂紋的潛在區(qū)域嵌入零厚度內(nèi)聚力單元來(lái)模擬裂縫的產(chǎn)生，對(duì)輕骨料混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行精細(xì)的網(wǎng)格劃分，生成inp文件，采用 Python 語(yǔ)言，通過(guò)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的程序來(lái)對(duì)生成的inp文件進(jìn)行處理，以便迅速有效的在界面過(guò)渡區(qū)、砂漿內(nèi)部和輕骨料內(nèi)部區(qū)域均嵌入內(nèi)聚力單元。
圖2為輕骨料混凝土細(xì)觀模型中嵌入內(nèi)聚力單元后的有限元網(wǎng)格，基礎(chǔ)單元總數(shù)為15936個(gè)，內(nèi)聚力單元總數(shù)量為23704個(gè)。圖2（a）紅色的單元為輕骨料混凝土內(nèi)聚力單元，單元數(shù)量為6885個(gè)，藍(lán)色區(qū)域?yàn)檩p骨料單元，單元數(shù)量為5313個(gè)。圖2（b）紅色的單元為骨料-砂漿界面過(guò)渡區(qū)內(nèi)聚力單元，單元數(shù)量為2169個(gè)。圖2（c）紅色單元為砂漿內(nèi)聚力單元，單元數(shù)量為14650個(gè)。
展開(kāi) 