三維球體
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2022-04-05
三維球體的視頻教程
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型/細觀混凝土/纖維混凝土
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。 在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。
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三維隨機球體骨料細觀混凝土模型/基于Python的Abaqus二次開發應用/三維細觀混凝土
本視頻為最入門的三維隨機球體骨料細觀混凝土模型，模型組成如圖示。 視頻以混凝土立方體靜力抗壓試驗為例進行教學，在ABAQUS中運行腳本后可以輸入混凝土模型參數：混凝土長寬高、保護層厚度、隨機骨料粒徑范圍、骨料率和itz厚度。后處理可導出混凝土損傷演變過程及立方體抗壓力-位移曲線。
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三維細觀隨機骨料混凝土數值模擬/python前處理建立隨機骨料混凝土
本視頻為最入門的三維隨機球體骨料細觀混凝土模型，模型組成如圖示。 視頻以混凝土立方體靜力抗壓試驗為例進行教學，在ABAQUS中運行腳本后可以輸入混凝土模型參數：混凝土長寬高、保護層厚度、隨機骨料粒徑范圍、骨料率和itz厚度。后處理可導出混凝土損傷演變過程及立方體抗壓力-位移曲線。
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三維球體的實例教程
三維骨料填充模型
2.1 纖維填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內變化，同時可控制纖維間的最小間距。
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長方體邊界內隨機填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
圖2.2 三維橢球骨料填充模塊
2.4 球體骨料填充模塊
2.3.1 長方體邊界球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.3 三維球體骨料填充模塊(長方體邊界)
2.3.2 圓柱邊界球體骨料填充模塊
用于在圓柱邊界內填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.4 三維球體骨料填充模塊(圓柱邊界)
2.3.3 雙層球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內填充雙層球體骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖2.5 三維雙層球體骨料填充模塊
2.4 梯度球體骨料填充模塊
用于在長方體邊界內梯度填充球體骨料，可控制球體骨料間的最小間距。
圖2.6 三維梯度球體骨料填充模塊
3. 使用示例
3.1 二維矩形骨料填充模塊
在50x50的矩形邊界上填充寬度為2.5，長度在1~10變化的矩形骨料，按最大數量填充，填充結果如下圖所示，填充率可達40%左右。
展開 CAD隨機球體顆粒插件 三維孔隙模型 ￥299
功能說明
CAD隨機球體顆粒插件用于在AutoCAD軟件指定大小的長方體區域內生成隨機分布的無干涉球體顆粒，同時生成與球體顆粒適配的帶有孔洞的長方體基體。
球體顆?？梢灾付ㄈN粒徑范圍，并可以分別定義各個粒徑所占的比例，同時插件支持球體總體積的比例控制，也就是具有控制長方體基體孔隙率的功能。
插件生成的三維球體之間及與長方體基體之間均不會發生相交，可導入ANSYS、Ls-Dyna、ABAQUS、COMSOL、Fluent等有限元軟件進行裝配操作，用于模擬多孔或孔隙介質或顆粒復合材料。
插件在生成基體部件及每一個粒徑范圍的球體顆粒時，均采用不同的CAD圖層繪制，方便使用者的后續處理及不同材料類型的分批次導入。
CAD隨機球體插件為免安裝的exe可執行文件，但需要有Autodesk公司的AutoCAD軟件作為支持，插件對CAD2008~2022全面兼容。
插件具有中文界面，界面參數等信息明了易懂，同時提供人性化的運行狀態提示功能，可實時了解運行狀態。插件對異常的參數信息具有初步鑒別功能，可有效防止參數設置失誤造成的程序崩潰。
說明提醒
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，注冊請聯系QQ：1135122921。
CAD樣圖
在購買插件前可查看下列插件生成的CAD三維球體及孔隙基體的樣圖，并可嘗試樣圖導入有限元軟件的情況，如無問題可購買。樣圖參數如下：
三維隨機球體及孔隙材料樣圖CAD文件.rar
展開 在前面的視頻中已經有了三維隨機球體骨料的細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）。
簡單三維球體細觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（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在骨料數據庫中，進行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數據轉化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進行相應的判斷。只需要生成隨機的纖維，用纖維端點坐標與骨料球心坐標，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區域已經大大縮小了。如下圖所示，當纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
展開 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 更新日志：by AbyssFish
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2021/01/20 V1.0
1、插件正式發布；
2、可用于生成指定空間內的三維球體；
3、已賦予所用部件空材料參數，可批量替換；
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2021/01/28 V1.1
1、修復繪制完成不自動顯示bug；
2、新增所在范圍內長方體部件及切割裝配；
3、裝配體修改默認設置為獨立，方便批量網格劃分；
4、關閉默認基準軸顯示；
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CAE樣例：
CAE樣例（abaqus2017）.rar
插件下載：
展開 
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三維球體的最新內容
插件介紹
CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件可在AutoCAD內建立圓柱體容器中的球體重力密堆積模型，模型包含球體、界面層、圓柱體部件，三維球體密堆積幾何模型可導入Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件進行后續的仿真模擬。
本案例介紹在ABAQUS內建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細觀幾何建模。
圓柱體試件內的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內參數化建模生成。插件可設置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。
本案例介紹在COMSOL內建立三維球體梯度孔隙結構模型，并進行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內建立完成后導出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實際工程需求的梯度孔隙結構。
本案例在ABAQUS軟件內，建立隨機投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學模型，進行準靜態軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。
在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細觀模型。
三維多孔結構廣泛存在于材料科學、生物醫學工程、土木工程等領域，如泡沫金屬、骨組織、過濾介質等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結構進行有限元模擬，是對其進行性能分析的有效手段。
在ANSYS內建立多孔結構模型可采用CAD隨機球體插件專業版參數化建立模型后再將模型導入到Workbench內實現。
在ANSYS Workbench內建立隨機球體及ITZ界面層混凝土細觀模型可采用CAD隨機球體顆粒&過渡區3D插件建模后將模型導入。
在插件內設置好模型參數后運行，插件會自動完成隨機球體、界面過渡區、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進行建模，將模型整體導出為IGES格式文件。
在ANSYS Workbench
插件介紹
CAD隨機球體插件專業版可用于在AutoCAD內建立隨機分布的球體三維模型。
模型說明
模型尺寸中長度、寬度、高度：設定隨機球體生成的長方體區域，及生成的長方體部件尺寸。
建?？刂浦星蝮w內包參數為限定球體是否會穿過模型的邊界。
插件介紹
AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內參數化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數。
模型說明
插件采用多部件（Part）裝配方式，分別建立隨機分布的球體及帶有孔洞的圓柱體部件
如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看：
RandomSphere3D V1
更新日志
2021/01/20 V1.0
1、插件正式發布；
2、可用于生成指定空間內的三維球體；
3、已賦予所用部件空材料參數，可批量替換；
2021/01/28 V1.1
1、修復繪制完成不自動顯示bug；
2、新增所在范圍內長方體部件及切割裝配
插件可通過控制切割面數目，根據用戶設定的面數，在三維球體上進行切割操作，從而生成具有不同面數的多面體骨料模型。
3.2多面體骨料的投放
多面體骨料的投放采用空間三角網干涉判別，與傳統的外接球碰撞檢測相比，該算法具有準確性高，能達到更高的填充率的優點，但也存在干涉判別計算量較大的不足。
