三維球體的案例
abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry 2.0
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(nèi)隨機(jī)填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內(nèi)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(nèi)隨機(jī)填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內(nèi)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(nèi)隨機(jī)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(shù)量填充，填充結(jié)果如下圖所示，填充率可達(dá)40%左右。
展開 CAD隨機(jī)球體顆粒插件 三維孔隙模型 ￥299
功能說明
CAD隨機(jī)球體顆粒插件用于在AutoCAD軟件指定大小的長方體區(qū)域內(nèi)生成隨機(jī)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。
球體顆粒可以指定三種粒徑范圍，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(fā)生相交，可導(dǎo)入ANSYS、Ls-Dyna、ABAQUS、COMSOL、Fluent等有限元軟件進(jìn)行裝配操作，用于模擬多孔或孔隙介質(zhì)或顆粒復(fù)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(xù)處理及不同材料類型的分批次導(dǎo)入。
CAD隨機(jī)球體插件為免安裝的exe可執(zhí)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(shù)等信息明了易懂，同時提供人性化的運行狀態(tài)提示功能，可實時了解運行狀態(tài)。插件對異常的參數(shù)信息具有初步鑒別功能，可有效防止參數(shù)設(shè)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(tài)，注冊請聯(lián)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(dǎo)入有限元軟件的情況，如無問題可購買。樣圖參數(shù)如下：
三維隨機(jī)球體及孔隙材料樣圖CAD文件.rar
展開 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）。
簡單三維球體細(xì)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(xué)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(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單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(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在骨料數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進(jìn)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(jìn)行相應(yīng)的判斷。只需要生成隨機(jī)的纖維，用纖維端點坐標(biāo)與骨料球心坐標(biāo)，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(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，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(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。
展開 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
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(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 
ABAQUS插件——三維隨機(jī)球體生成 ￥98
更新日志：by AbyssFish
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2021/01/20 V1.0
1、插件正式發(fā)布；
2、可用于生成指定空間內(nèi)的三維球體；
3、已賦予所用部件空材料參數(shù)，可批量替換；
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2021/01/28 V1.1
1、修復(fù)繪制完成不自動顯示bug；
2、新增所在范圍內(nèi)長方體部件及切割裝配；
3、裝配體修改默認(rèn)設(shè)置為獨立，方便批量網(wǎng)格劃分；
4、關(guān)閉默認(rèn)基準(zhǔn)軸顯示；
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CAE樣例：
CAE樣例（abaqus2017）.rar
插件下載：
展開 Abaqus隨機(jī)球體三維建模插件 ￥98
此參數(shù)若設(shè)置過小可能會達(dá)不到設(shè)定的球體百分比，應(yīng)根據(jù)球體數(shù)量適當(dāng)調(diào)整。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。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(fā)布；
2、可用于生成指定空間內(nèi)的三維球體；
3、已賦予所用部件空材料參數(shù)，可批量替換；
2021/01/28 V1.1
1、修復(fù)繪制完成不自動顯示bug；
2、新增所在范圍內(nèi)長方體部件及切割裝配；
3、裝配體修改默認(rèn)設(shè)置為獨立，方便批量網(wǎng)格劃分；
4、關(guān)閉默認(rèn)基準(zhǔn)軸顯示；
2024/04/08 V2.0
1、更新Python3，適配Abaqus2024+；
2、優(yōu)化注冊編號及許可證文件路徑；
3、優(yōu)化插件界面顯示；
說明提醒
插件需要注冊，注冊完成可永久可用，售價為單機(jī)許可的價格，購買后請聯(lián)系QQ：1135122921或微信：AbyssFish_LJR獲取許可證。
本文發(fā)布前購買過本插件低版本的用戶可憑借購買憑證及許可信息免費升級到當(dāng)前版本。
展開 ABAQUS隨機(jī)球體骨料細(xì)觀混凝土三維圓柱試件軸壓開裂
本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機(jī)投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學(xué)模型，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)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(nèi)，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(xì)觀模型。
建立圓柱體部件作為壓力試驗機(jī)加載板，并將其與插件生成的試件模型裝配為整體，設(shè)置兩者之間的相互作用。
添加材料，插件已將模型中的所有球體統(tǒng)一賦值截面屬性，只需替換截面中的材料，即可實現(xiàn)所有球體的材料批量賦值。
建立分析步，將上部板添加位移，下部板設(shè)置為固定約束，模擬試驗機(jī)的荷載施加。
對模型各部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建作業(yè)提交分析查看結(jié)果。
展開 Abaqus骨料填充插件(AbqGeomPacking)
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(nèi)隨機(jī)填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內(nèi)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(nèi)隨機(jī)填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內(nèi)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(nèi)隨機(jī)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(shù)量填充，填充結(jié)果如下圖所示，填充率可達(dá)40%左右。
展開 ANSYS Workbench隨機(jī)球體多孔結(jié)構(gòu)三維模型
三維多孔結(jié)構(gòu)廣泛存在于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、土木工程等領(lǐng)域，如泡沫金屬、骨組織、過濾介質(zhì)等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬，是對其進(jìn)行性能分析的有效手段。
在ANSYS內(nèi)建立多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機(jī)球體插件專業(yè)版參數(shù)化建立模型后再將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)實現(xiàn)。
具體操作步驟為在AutoCAD內(nèi)將生成的多孔結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出為.sat格式文件，再通過Workbench幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。
可對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
后續(xù)可根據(jù)研究內(nèi)容對模型進(jìn)行有限元模擬分析。
CAD隨機(jī)球體插件 專業(yè)版
https://www.yqgqt.org.cn/post/1945446
展開 Abaqus隨機(jī)球體三維圓柱體試件建模插件 ￥98
插件介紹
AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化生成隨機(jī)分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構(gòu)建球體骨料混凝土細(xì)觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結(jié)構(gòu)模型等，可設(shè)置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。
模型說明
插件采用多部件（Part）裝配方式，分別建立隨機(jī)分布的球體及帶有孔洞的圓柱體部件，并進(jìn)行模型裝配。
插件建立的模型中每個球體為一個獨立的部件，且插件已對所有球體進(jìn)行空材料的指派，用戶可批量更改球體的截面屬性。
模型中所有球體可以批量進(jìn)行網(wǎng)格劃分，方便用戶使用。
注意，插件僅完成了幾何部件的裝配操作，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷、網(wǎng)格等，此部分內(nèi)容需要用戶根據(jù)模擬內(nèi)容自行設(shè)置。
參數(shù)說明
Diameter、Height：設(shè)置圓柱體模型的直徑及高度。單位全局統(tǒng)一即可。
Diameter Min、Diameter Max：球體的直徑分布區(qū)間。隨機(jī)球體均勻分布在設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)。
Sphere ratio：所有球體的體積占圓柱體體積的比例。
Gap_min：球體之間可能存在的最小間距，本參數(shù)設(shè)置是為了防止球體之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網(wǎng)格劃分。
Steps_max：最大投放次數(shù)，模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設(shè)置過小可能會達(dá)不到設(shè)定的球體百分比，應(yīng)根據(jù)球體數(shù)量適當(dāng)調(diào)整。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。
展開 ANSYS Workbench隨機(jī)球體及過渡區(qū)三維混凝土細(xì)觀建模
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)球體及ITZ界面層混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建模后將模型導(dǎo)入。
在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運行，插件會自動完成隨機(jī)球體、界面過渡區(qū)、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進(jìn)行建模，將模型整體導(dǎo)出為IGES格式文件。
在ANSYS Workbench內(nèi)選擇幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，選擇保存的IGES文件并導(dǎo)入，通過SpaceClaim打開，可對不同圖層內(nèi)容進(jìn)行批量管理并賦值材料屬性。
打開模型，可對混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元仿真模擬。
CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1916053
展開 
ABAQUS圓柱容器內(nèi)三維球體重力堆積含有ITZ界面模型
本案例介紹在ABAQUS內(nèi)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(qū)ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細(xì)觀幾何建模。
圓柱體試件內(nèi)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(nèi)參數(shù)化建模生成。插件可設(shè)置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。在本案例中為方便網(wǎng)格劃分，將球體間的最小間距設(shè)置為2毫米，界面過渡區(qū)ITZ厚度設(shè)置為1毫米，如需獲取更高的骨料占比，可將上述兩個參數(shù)調(diào)小，來實現(xiàn)更為密集的骨料堆積狀態(tài)。
將CAD中生成的球體密堆積骨料、空心球ITZ部件、圓柱體水泥砂漿基體分別導(dǎo)出為iges格式文件，三部分模型在CAD內(nèi)分圖層繪圖，可方便的批量導(dǎo)出。
將三份iges文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)，建立混凝土細(xì)觀中的砂漿、粗骨料、ITZ部件。
為各個部件分別設(shè)置材料，如水泥砂漿及界面過渡區(qū)ITZ均可采用混凝土損傷塑性材料參數(shù)，這里使用EasyCDP插件快速設(shè)置CDP材料屬性。
將混凝土細(xì)觀中的骨料、砂漿、ITZ部件進(jìn)行裝配，插件建模時已將各部件的位置進(jìn)行了對齊，因此裝配后無需再次移動。
根據(jù)模擬工況的需要設(shè)置分析步并施加載荷邊界條件等，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分時建議單元尺寸應(yīng)接近建模時在插件中設(shè)置的最小間距及界面層厚參數(shù)，以確保網(wǎng)格質(zhì)量。
展開 基于abaqus的三維幾何體建模插件(線條/圓柱/橢球/球體)--Abaqus Geometry
Abaqus Geometry插件
1. Wire Geom模塊
Wire Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建線幾何，可控制線條的長度范圍和兩線條之間的最小距離。
Wire Geom模塊用戶輸入界面如下：
圖1.1 Wire Geom模塊用戶界面
2. Cylinder Geom模塊
Cylinder Geom模塊包括：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建圓柱，可控制圓柱的長度范圍、半徑及圓柱之間的最小距離。
Cylinder Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖2.1 Cylinder Geom模塊用戶輸入界面
3. Ellipsoid Geom模塊
Ellipsoid Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控制橢球的長短軸和橢球之間的最小距離。
Ellipsoid Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖3.1 Ellipsoid Geom模塊用戶輸入界面
4. Sphere Geom模塊
Sphere Geom模塊：在長方體內(nèi)部創(chuàng)建橢球，可控球的半徑和球之間的最小距離。
Sphere Geom模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：
圖4.1 Sphere Geom模塊用戶輸入界面
5. 模型示例
插件可生成模型類型如下：
圖(a) 線條模型
圖(b) 橢球模型
圖(c) 橢球嵌入模型
圖(d) 橢球切割模型
圖5.1 模型示例
如有需要歡迎通過微信公眾號或者V聯(lián)系我們.
公眾號: 320科技工作室
VX: CAE320
展開 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細(xì)觀模型建立(一)
在骨料基礎(chǔ)上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的球體部件，再與之前的球形骨料做切割，即可生成其界面層。對于投放成功的骨料及過渡區(qū)，插件中采用數(shù)組記錄所有參數(shù)。最終的Abaqus三維球體骨料及過渡區(qū)模型完成如下。
（未完待續(xù)...）
CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本更新 ￥1599
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(nèi)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(dǎo)入Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件進(jìn)行后續(xù)的仿真模擬。
更新說明
V1.0版本插件介紹可查看：CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件。
1、修復(fù)高體積占比的球體在重力堆積過程中投放出界問題，大幅度降低球體投放出界概率，以下動圖為球體比例設(shè)置60%時修復(fù)前后的對比。
2、為消除堆積算法生成的模型中上表面球體分布不平整現(xiàn)象，新增振搗密實功能，可設(shè)置振實的時間長度。
3、新增碰撞檢測頻率控制參數(shù)，調(diào)低檢測頻率可大幅提升堆積模擬速度，但會降低模型的精度。
使用須知
1、插件使用需注冊，售價為單機(jī)許可價格；
2、插件兼容Windows系統(tǒng)，運行需要安裝AutoCAD（2010~2026及以上版本均可使用）。
3、售后及技術(shù)支持請聯(lián)系作者。
4、購買本產(chǎn)品低版本的用戶可免費升級到當(dāng)前版本。
樣圖實例
樣圖見V1.0版本鏈接中的CAD樣圖文件。
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