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三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。 在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看： RandomSphere3D V1 更新日志2021/01/20 V1.01、插件正式發布；2、可用于生成指定空間內的三維球體；3、已賦予所用部件空材料參數，可批量替換； 2021/01/28 V1.11、修復繪制完成不自動顯示bug；2、新增所在范圍內長方體部件及切割裝配

圖3.1 二維矩形骨料填充示例3.2 三維球體骨料填充模塊 在50x50x50的長方體邊界內，填充最大600個半徑為5.0的球，最小間距為0.001，下圖為兩種不同算法生成結果對比： (a) Random算法生成結果 (121) (b) Optimization算法生成結果 (221)圖3.2 Random和

CAD樣圖在購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，并可嘗試樣圖導入有限元軟件的情況，如無問題可購買。樣圖參數如下：三維隨機球體及孔隙材料樣圖CAD文件.rar

本案例介紹在ABAQUS內建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細觀幾何建模。 圓柱體試件內的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內參數化建模生成。插件可設置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。

在ANSYS內建立多孔結構模型可采用CAD隨機球體插件專業版參數化建立模型后再將模型導入到Workbench內實現。 具體操作步驟為在AutoCAD內將生成的多孔結構模型導出為.sat格式文件，再通過Workbench幾何結構-導入幾何模型，將模型導入到Workbench內。

本案例在ABAQUS軟件內，建立隨機投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學模型，進行準靜態軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細觀模型。

模型構建1、CAD模型生成首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。

插件介紹AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內參數化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數。

插件可指定模型的長度、寬度、高度，以生成不同尺寸的長方體模型。可控制球體之間及球體與長方體外表面之間的最小間距，以確保在有限元模擬時網格能夠劃分。 插件可設置球體的直徑、球體比例、及球體層數等信息，參數化建立三維模型。

插件介紹 CAD隨機球體插件專業版可用于在AutoCAD內建立隨機分布的球體三維模型。 模型說明 模型尺寸中長度、寬度、高度：設定隨機球體生成的長方體區域，及生成的長方體部件尺寸。 建模控制中球體內包參數為限定球體是否會穿過模型的邊界。

我們可以把前面談到的參數化網格生成技術用到三維機織復合材料上，想做什么結構的網格就做什么結構的網格，還是網格質量更好的六面體。三維機織復合材料參數化生成網格技術看過前面文章的朋友應該知道，我們對于機織材料做網格，是直接跳過CAD模型這一步的。 直接根據幾何特點做網格，而不是先有CAD幾何。當然，這需要了解網格的構造原理。

2 三維球形骨料模型的生成 參數化建模允許研究者通過調整一系列參數來控制模型的特性，例如骨料的大小、級配、分布等。這種可控性使得研究者能夠靈活地模擬不同情況下的混凝土結構，更好地理解材料的行為。三維球體骨料模型的構建采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件。

插件介紹 CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內建立大小呈現梯度分布的球體及長方體孔隙三維模型。 功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結構材料建模。

切割球體：使用構建的切割面對球體進行切割操作，并確保切割操作不會產生非凸的部分。 插件可通過控制切割面數目，根據用戶設定的面數，在三維球體上進行切割操作，從而生成具有不同面數的多面體骨料模型。

圖3.1 二維矩形骨料填充示例3.2 三維球體骨料填充模塊 在50x50x50的長方體邊界內，填充最大600個半徑為5.0的球，最小間距為0.001，下圖為兩種不同算法生成結果對比： (a) Random算法生成結果 (121) (b) Optimization

利用Python和Lsprepost 生成隨機球體K文件 lsprepost 是一款功能強大的前后處理軟件，在 CAE 領域應用廣泛，利用它生成隨機球體可按以下步驟進行：1. 手動生成球體，讀取生成命令，查看關鍵參數位置。 2. 修改原始生成命令，去除多余操作，生成2個球體。 3.

插件介紹 CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件可在AutoCAD內建立圓柱體容器中的球體重力密堆積模型，模型包含球體、界面層、圓柱體部件，三維球體密堆積幾何模型可導入Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件進行后續的仿真模擬。