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模型上下邊界為無流動(dòng)邊界，左右邊界為定水頭邊界。</li><li class="ql-align-justify">計(jì)算參數(shù)：孔隙介質(zhì)的滲透率為k = 4. 071 ×10E-12m2。礫巖物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中得到其孔隙率為18. 5%，故數(shù)值模型中取孔隙介質(zhì)的孔隙率為15%。

將各個(gè)部件裝配為整體，將模型中的孔隙部分進(jìn)行挖除。 可對(duì)模型中的不同部分分別設(shè)置材料。

Voronoi模型在comsol內(nèi)建立泰森多邊形骨架支撐網(wǎng)格，模型采用一般的多邊形泰森多邊形孔隙以及樣條曲邊泰森多邊形孔隙做對(duì)比研究，分析模型在承受壓力荷載下的應(yīng)力分布。通過comsol的固體力學(xué)計(jì)算可看出擬圓形Voronoi孔隙支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布更為合理，可有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象。

通過軟件將png格式的圖片轉(zhuǎn)換為DXF格式文件，也就是AutoCAD支持的文件：下一步打開COMSOL軟件建立二維模型，導(dǎo)入事先準(zhǔn)備好的dxf模型，需要注意導(dǎo)入選項(xiàng)選擇【不接合】然后通過轉(zhuǎn)換為實(shí)體命令將圖形的外側(cè)輪廓及內(nèi)部孔隙分兩步轉(zhuǎn)換為實(shí)體，這里在選擇內(nèi)部孔隙時(shí)可采用全選的方式更快速的選擇。通過布爾操作與分割中的差集做差，將孔隙部位挖空。

孔隙結(jié)構(gòu)在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%： 建模方法采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。

當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無界面過渡區(qū)模型。 Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。當(dāng)設(shè)置為負(fù)數(shù)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)骨料及孔隙穿過試件外表面的效果。 Time：超時(shí)停止，單位秒。模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后停止投放，并生成模型。此參數(shù)若設(shè)置過小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的比例，應(yīng)根據(jù)骨料及孔隙比例適當(dāng)調(diào)整。

CAD樣圖在購(gòu)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(gòu)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

本案例首先基于圖像處理方法將SEM二維掃描圖像的孔隙模型進(jìn)行了提取，如圖1所示。將提取的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型導(dǎo)入有限元軟件中進(jìn)行滲流模擬，模擬結(jié)果如圖2所示。圖1 二維孔隙網(wǎng)絡(luò)模型，圖中藍(lán)色部分為孔隙部分，紅色部分為巖體部分圖2 孔隙滲流場(chǎng)及孔隙內(nèi)細(xì)顆粒遷移運(yùn)動(dòng)過程感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流！

通常在制備過程中，復(fù)合材料中存在一些孔隙、氣泡等。為了表征這些因素對(duì)材料性能的影響，因此開發(fā)了一套PYTHON腳本，將劃分好網(wǎng)格的單元進(jìn)行刪除。在模型中，認(rèn)為這些刪除的單元是體系中的孔隙以及氣泡。

以下為處理文獻(xiàn)圖片的處理樣圖： 處理后的文件可進(jìn)行有限元模型的建立，如COMSOL、ANSYS、Abaqus多尺度孔隙結(jié)構(gòu)模型等： 說明提醒 軟件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。

孔隙模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件可生成隨機(jī)分布的立方體或球體孔隙，通過指定孔隙的分布范圍可限制孔隙與基體表面是否接觸，也可控制孔隙間距實(shí)現(xiàn)不同的材料模型。說明提醒插件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。對(duì)插件如有其它需求及改進(jìn)建議歡迎提出。

梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數(shù)化建模完成后將多孔結(jié)構(gòu)梯度模型導(dǎo)出為sat格式文件。 在ANSYS Workbench內(nèi)選擇與研究相適應(yīng)的分析系統(tǒng)，并在幾何結(jié)構(gòu)下導(dǎo)入梯度孔隙幾何模型。

GTN模型通過一個(gè)體積分?jǐn)?shù)函數(shù)（void volume fraction function）來描述孔隙率的變化。體積分?jǐn)?shù)函數(shù)與材料中的孔隙率之間存在線性關(guān)系，可以表示為：f = V_v / V_m其中，f為體積分?jǐn)?shù)函數(shù)，V_v為材料中的孔隙體積，V_m為材料的總體積。GTN模型假定材料中的孔隙對(duì)應(yīng)于一些虛擬的顆粒，這些顆粒與材料中的晶粒一樣具有一定的大小和形狀。

模型預(yù)覽插件生成的細(xì)觀多孔基體材料如下圖所示：在AutoCAD內(nèi)稍作修改可使得孔隙更圓滑：模型下載隨機(jī)微觀多孔材料下載：（AutoCAD2022：dwg格式及sat格式）AbyssFish隨機(jī)孔隙材料3D.rar說明提醒插件需要注冊(cè)，注冊(cè)后可永久使用，版本更新不影響注冊(cè)狀態(tài)，注冊(cè)請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921。

模型運(yùn)行了136步3秒不到出現(xiàn)不收斂：Time increment required is less than the minimum specified。右上角出現(xiàn)了孔隙壓力負(fù)值，查看了邊界條件，設(shè)置了四邊位移自由度為0，孔隙壓力也為0。將應(yīng)力場(chǎng)改為S11=-10e6,S22=0,S12=S33=0，重新運(yùn)行，模型運(yùn)行到200多步四秒不到依然報(bào)錯(cuò)。

混凝土模型三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。建模教程首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。

FGM構(gòu)建本文采用COMSOL軟件進(jìn)行FGM模型的構(gòu)建，以下表現(xiàn)三種不同形式的功能梯度材料模型：粒徑均勻變化雙材料擴(kuò)散變粒徑分布建模教程在COMSOL內(nèi)建立功能梯度材料可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，這里用到了CAD建模插件。插件下載：CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件