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由于骨料形態(tài)的復(fù)雜性和空間分布的隨機(jī)性，建立一個(gè)能反映混凝土實(shí)際骨料級(jí)配、含量及其形態(tài)的隨機(jī)骨料模型并進(jìn)行有限元分析，是深入解釋混凝土損傷機(jī)理的關(guān)鍵，也為研究混凝土性能提升提供了高效的方向指導(dǎo)。本文通過(guò)使用CAD插件實(shí)現(xiàn)Abaqus的模型構(gòu)建，建立包含球形、凸型多面體（碎石）骨料，并考慮了界面層的三維混凝土細(xì)觀隨機(jī)模型，并對(duì)骨料的空間分布進(jìn)行探討。

混凝土細(xì)觀模型研究中主流的數(shù)字化重建方法主要分為以下兩類(lèi)：一是幾何重構(gòu)法，從CT或照片圖像中提取真實(shí)骨料輪廓，通過(guò)AutoCAD等軟件重建混凝土骨料、ITZ幾何模型，再導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行網(wǎng)格劃分；二是圖像映射法，將混凝土高分辨率掃描圖像通過(guò)預(yù)處理將不同材料進(jìn)行顏色區(qū)分后，通過(guò)ABAQUS插件直接轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格單元，并依據(jù)圖像顏色差異劃分材料相。

第一部分查看： 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細(xì)觀模型建立(一) https://www.yqgqt.org.cn/post/1931155 3 隨機(jī)凸多面體骨料模型的生成 在力學(xué)上，凸多面體幾何結(jié)構(gòu)具備更好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，因此常見(jiàn)的混凝土中，粗骨料形態(tài)也多呈現(xiàn)為三維凸多面體形。

有關(guān)CDP模型的介紹及應(yīng)用可見(jiàn)推文：【JY】淺談混凝土損傷模型及Abaqus中CDP的應(yīng)用【程序可解決的問(wèn)題】采用ABAQUS模擬梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)，ABAQUS中CDP模型損傷系數(shù)計(jì)算到0.9和損傷系數(shù)計(jì)算到0.99所得的滯回曲線(xiàn)相差甚大，筆者建立了現(xiàn)澆梁柱節(jié)點(diǎn)模型對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。CDP模型本構(gòu)曲線(xiàn)末尾段的選取，對(duì)滯回曲線(xiàn)下降段的影響較大。

本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實(shí)體模擬混凝土2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進(jìn)行鋪層，自定義了“離散”坐標(biāo)系。3. 在分析部上，打開(kāi)幾何非線(xiàn)性，輸出參考點(diǎn)RP-1的力和位移。4.

在ABAQUS內(nèi)采用CT2Model3D Multi-Material插件，選擇添加邊界后的文件夾內(nèi)的任意一張圖像，即可基于背景網(wǎng)格方式完成包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的三維混凝土細(xì)觀有限元模型重建。 下篇文章將介紹通過(guò)混凝土損傷塑性材料模型對(duì)重建后的混凝土試件進(jìn)行受壓模擬。

第一部分查看： 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細(xì)觀模型建立(一) https://www.yqgqt.org.cn/post/1931155 第二部分查看： 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細(xì)觀模型建立(二) https://www.yqgqt.org.cn/post

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立包含骨料、界面過(guò)渡區(qū)、纖維、孔隙在內(nèi)的多相材料二維纖維混凝土細(xì)觀模型。 采用CAD纖維混凝土2D插件在AutoCAD內(nèi)建立二維纖維混凝土模型，纖維混凝土模型的不同組分已分圖層進(jìn)行繪制，需要對(duì)不同圖層內(nèi)容分別另存為dxf文件。

首先需要獲取混凝土的切片掃描圖像文件，并通過(guò)CAD斷層掃描三維重建插件建立AutoCAD實(shí)體模型。 在AutoCAD內(nèi)將粗骨料及砂漿基體部件分別導(dǎo)出為iges格式文件后，以部件的形式導(dǎo)入到Abaqus軟件內(nèi)。

1問(wèn)題引出的意義在土木行業(yè)中，鋼筋混凝土框架仿真模型是一種有限元重要仿真分析模型，基于混凝土框架結(jié)果的模型和分析有助于我們更好了解實(shí)際生產(chǎn)中的混凝土框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)行為，諸如框架的彈塑性變形、框架的損傷甚至框架的破壞失效。

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。

<p>因?yàn)橐抡?em>混凝土破壞實(shí)驗(yàn)，考慮用abaqus里面的CDP模型，查閱了相關(guān)資料進(jìn)行了理論總結(jié)，并根據(jù)理論編寫(xiě)計(jì)算程序。</p><p>ABAQUS中CDP 模型中采用的是混凝土在單軸受力狀態(tài)下的應(yīng)力和非彈性應(yīng)變，非彈性應(yīng)變根據(jù)混凝土的單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)換算。

混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀力學(xué)性能具有決定性影響。界面過(guò)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(guò)渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實(shí)反映混凝土細(xì)觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)材料性能的影響機(jī)制。