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在三維混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建過程中，為了簡(jiǎn)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(lái)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(jiǎn)化為球形來(lái)進(jìn)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(shí)際產(chǎn)生一定的差異。 而在Abaqus建模過程中隨機(jī)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(diǎn)。

這里再放一張賦值不同材料后的模型：插件下載CAD隨機(jī)多面體3D插件模型樣圖隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar

隨機(jī)多面體模型的建立，實(shí)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(duì)這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進(jìn)行裝配：建立起隨機(jī)多面體骨料及界面過渡區(qū)的Abaqus幾何模型：后續(xù)可進(jìn)行模型的力學(xué)分析等。建模插件：CAD_隨機(jī)多面體&過渡區(qū)插件

可見隨著多面體的階數(shù)增加，根據(jù)小編提供的建模方法建模得到的隨機(jī)多面體骨料模型趨于球體。

隨機(jī)多面體骨料3D模型的建立可采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)參數(shù)化建模后導(dǎo)入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)配的混凝土細(xì)觀模型；可設(shè)置每組粒徑的骨料數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)不同的骨料比例；可設(shè)置多面體的面數(shù)，以匹配不同的骨料外形。

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(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)生在界面過渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過CAD隨機(jī)多面體&過渡區(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。

模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。ANSYS隨機(jī)多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見的球體干涉，本程序可達(dá)到更好的隨機(jī)度，以實(shí)現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。

再生混凝土力學(xué)性能受再生骨料比例、強(qiáng)度等多方面影響，通過有限元方法對(duì)再生骨料混凝土模擬對(duì)評(píng)估混凝土抗壓強(qiáng)度有重要意義。本案例通過CAD隨機(jī)多面體3D插件建立隨機(jī)分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過對(duì)再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進(jìn)行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。

基于CAD骨料隨機(jī)投放插件，生成隨機(jī)多面體骨料，可以定義四種骨料粒徑范圍，定義四種骨料界面過渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過渡區(qū)單獨(dú)封裝進(jìn)不同圖層，對(duì)于后續(xù)材料的定義提供便利，具有CAD接口的有限元軟件均可使用，所有骨料均執(zhí)行干涉檢查，基體均已扣除骨料占據(jù)部分體積，插件下方可直接讀取各項(xiàng)體積，是一款非常實(shí)用的小插件

本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件，構(gòu)建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細(xì)觀模型，有效表征混凝土的非均質(zhì)特性，準(zhǔn)確反映骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)整體性能的影響機(jī)制，為揭示混凝土損傷演化規(guī)律、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)及提升結(jié)構(gòu)耐久性提供理論支撐。 本研究采用CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件生成混凝土三維細(xì)觀幾何模型。

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(jiǎn)單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)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。

模型實(shí)例以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。研究進(jìn)展在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。

三維混凝土細(xì)觀模型通過CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件建立，模型中不同粒徑分組的骨料及ITZ均已分圖層，同一模型中最高支持設(shè)置七相不同種類的材料。 通過AutoCAD軟件將骨料、ITZ、水泥砂漿部件分別導(dǎo)出為iges格式文件后，再以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)建立混凝土細(xì)觀有限元三維模型。

三維混凝土細(xì)觀模型基于CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件構(gòu)建，其中不同粒徑分組的骨料及界面過渡區(qū)（ITZ）均按圖層分組設(shè)置，同一模型中可批量配置七種不同材料相。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)圓形骨料混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)圓形骨料插件V2.0實(shí)現(xiàn)，在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)，運(yùn)行即可自動(dòng)在Auto CAD內(nèi)完成模型草圖繪制。插件可支持設(shè)置骨料粒徑滿足截?cái)嗾龖B(tài)分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿足不同的級(jí)配要求，以及設(shè)定界面過渡區(qū)有無(wú)及厚度。

混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機(jī)投放建立混凝土細(xì)觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

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(jī)建立三維多面體以及帶有端部彎鉤的纖維模型。

使用說明插件采用點(diǎn)-線-面-體的三維幾何生成算法，以模擬多面體骨料的外形。算法自動(dòng)優(yōu)化骨料體型，防止骨料中出現(xiàn)極小面而影響后期的網(wǎng)格劃分。插件采取隨機(jī)投放方式，模擬骨料在混凝土內(nèi)的分布模型。隨機(jī)投放中進(jìn)行嚴(yán)格的骨料干涉判別，確保不存在骨料相交及骨料出界情況。同時(shí)插件可指定骨料最小間距參數(shù)，確?；w網(wǎng)格能有效劃分。

混凝土的強(qiáng)度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機(jī)多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細(xì)觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。