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<p class="ql-align-center"><strong>ABAQUS隨機骨料建模插件V1.0</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p>1.

ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構(gòu)建混凝土細觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機分布模型與實際骨料沉降行為的偏差，更精準(zhǔn)反映骨料在混凝土中的分布特征，可實現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機理研究、材料參數(shù)標(biāo)定及多尺度耦合分析提供可靠依據(jù)。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機多面體&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機投放的多面體骨料、界面過渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時已將不同組分分圖層繪制，方便批量導(dǎo)出及后續(xù)的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導(dǎo)出為iges格式文件。

ABAQUS二維隨機多邊形骨料及界面過渡區(qū)（ITZ）的混凝土細觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)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(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過程、預(yù)測宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。

隨機多面體模型的建立，實現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過渡區(qū)的幾何模型：有限元模型在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進行裝配：建立起隨機多面體骨料及界面過渡區(qū)的Abaqus幾何模型：后續(xù)可進行模型的力學(xué)分析等。建模插件：CAD_隨機多面體&過渡區(qū)插件

也有采用Abaqus混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現(xiàn)的模型較為簡單，幾何模型單一。建模方案這里介紹一種通過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。可實現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。

插件介紹CAD多面體骨料及端鉤纖維3D建模插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)隨機建立三維多面體以及帶有端部彎鉤的纖維模型。

提示說明插件運行中的提示信息將出現(xiàn)在Abaqus下側(cè)的消息區(qū)內(nèi)，在運行中可查看消息提示。程序運行及完成提示：可根據(jù)提示信息確定程序的運行狀態(tài)。插件未注冊提示：插件未注冊會出現(xiàn)注冊提示信息，此時插件僅可進行默認(rèn)參數(shù)建模測試，注冊后不再出現(xiàn)該提示。

在三維混凝土細觀模型的構(gòu)建過程中，為了簡化建模及模擬過程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實際產(chǎn)生一定的差異。 而在Abaqus建模過程中隨機多面體骨料的生成以及多面體骨料的干涉判別是幾何模型的難點。

模型預(yù)覽 本案例為Abaqus內(nèi)建立的包括多面體骨料、端鉤纖維、長方體砂漿基體在內(nèi)的三相纖維混凝土細觀模型。本案例僅提供一種端鉤纖維混凝土的參數(shù)化建模方案，生成Abaqus三維纖維混凝土幾何模型，并未涉及材料屬性、分析步、載荷等有限元模擬內(nèi)容。

混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。

第三步對正六面體模型進行隨機切割，切割過程中應(yīng)保證骨料模型為凸多邊形。 第四步取出所需的隨機多面體骨料模型。4.主要代碼 開發(fā)單個三維隨機骨料模型可先在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(fā)。

</p><p class="ql-align-justify">步驟二：將坐標(biāo)信息導(dǎo)入ANSYS或ABAQUS中，結(jié)合軟件自帶建模語言進行建模及網(wǎng)格劃分，四面體網(wǎng)格可通過hypermesh進行精細網(wǎng)格劃分，也可采用自編網(wǎng)格投影法進行六面體網(wǎng)格劃分，不同方法均存在利弊。

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(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、界面過渡區(qū)、多邊形骨料三部分部件并進行裝配。

界面過渡區(qū)（ITZ）作為骨料與水泥基體間的薄弱相，顯著影響混凝土的力學(xué)行為與耐久性。在ABAQUS中構(gòu)建含界面過渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實反映混凝土細觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對材料性能的影響機制。該研究為揭示混凝土損傷演化規(guī)律提供理論支撐，對優(yōu)化配合比設(shè)計、提升結(jié)構(gòu)耐久性具有重要學(xué)術(shù)價值與工程應(yīng)用前景。

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(jù)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(shù)量（應(yīng)大于等于3，可隨機定義）的點。