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ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過(guò)重力堆積算法構(gòu)建混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機(jī)分布模型與實(shí)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(shí)現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機(jī)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。

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。

ABAQUS二維隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）的混凝土細(xì)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(jī)理。該模型能夠真實(shí)反映骨料隨機(jī)分布特征及ITZ對(duì)裂縫萌生與擴(kuò)展的影響，為準(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過(guò)程、預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對(duì)提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關(guān)鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時(shí)的破壞主要發(fā)生在界面過(guò)渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過(guò)CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D插件建立隨機(jī)分布的三維多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)細(xì)觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進(jìn)行多相材料的指定。

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。

混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。

1 引言 本文運(yùn)用CAD插件進(jìn)行模型建立，并將模型導(dǎo)入Abaqus內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)骨料模型建模，極大地簡(jiǎn)化了混凝土細(xì)觀力學(xué)研究的工作量。結(jié)合了參數(shù)化建模的思想，提出球形骨料生成算法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出多面隨機(jī)剖切算法,生成了隨機(jī)凸型多面體骨料模型。同時(shí),采用干涉判別算法,分別對(duì)球形骨料和多面體骨料進(jìn)行了投放試驗(yàn)，形成包含骨料、砂漿、過(guò)渡區(qū)在內(nèi)的三相混凝土模型。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過(guò)球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。

結(jié)果評(píng)估：根據(jù)模擬結(jié)果，評(píng)估不同投放方式對(duì)混凝土性能的影響，優(yōu)化骨料的分布設(shè)計(jì)，提高混凝土的力學(xué)性能和耐久性。 蒙特卡洛隨機(jī)投放模型有效性的重要前提是采用行之有效的隨機(jī)骨料投放方案，投放方案應(yīng)當(dāng)能夠充分符合實(shí)際工程中混凝土內(nèi)骨料分布特征。 4.1骨料均勻分布與堆積模型 骨料在混凝土中的分布可以采用不同的模型，其中兩種常見(jiàn)的模型是均勻分布模型和堆積分布模型。

骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動(dòng)力學(xué)算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。 混凝土骨料密堆積模型在AutoCAD內(nèi)建模完成后，將模型另存為dxf格式文件。

混凝土中粗骨料的體積比是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，它影響著混凝土的強(qiáng)度、耐久性和工作性能。一般來(lái)說(shuō)，在普通混凝土中，粗骨料的體積比通常在40%～60%之間，因此采用空間三角網(wǎng)干涉判別，使模型中多面體骨料達(dá)到更高體積比，是模擬工程實(shí)際的關(guān)鍵。下面借助二維模型簡(jiǎn)要介紹三角網(wǎng)判別算法在隨機(jī)多邊形骨料模型建模中的優(yōu)勢(shì)。 三角網(wǎng)是由多個(gè)三角形組成的，每個(gè)三角形的邊和頂點(diǎn)都可以用來(lái)進(jìn)行精確的相交檢測(cè)。

《基于三維隨機(jī)細(xì)觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

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

本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的多組分混凝土細(xì)觀有限元二維模型。 混凝土細(xì)觀模型中的粗骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ幾何圖形通過(guò)CAD隨機(jī)多邊形插件2D專業(yè)版建模生成。

在使用插件建立混凝土細(xì)觀三維幾何模型時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置建模參數(shù)，以確保網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。