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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

方法二：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料（骨料）假設(shè)為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機(jī)分布和級(jí)配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實(shí)際相差太遠(yuǎn)），無(wú)法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點(diǎn)的隨機(jī)性。 方法三：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機(jī)多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機(jī)分布、級(jí)配和骨料形狀的隨機(jī)性。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時(shí)已將不同組分分圖層繪制，方便批量導(dǎo)出及后續(xù)的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導(dǎo)出為iges格式文件。

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。

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

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

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。

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。

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)，確保基體網(wǎng)格能有效劃分。

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。

</p><p>（2）多面體</p><p>單個(gè)多面體的生成過程：在單位球中隨機(jī)構(gòu)造一個(gè)隨機(jī)的四面體，然后在此四面體的基礎(chǔ)上，依次添加新的隨機(jī)點(diǎn)和原來(lái)的四面體構(gòu)成一個(gè)新的多面體，直至多面體的體積到達(dá)預(yù)定值，或沒法再添加新點(diǎn)為止。采用體積率（Vol Ratio）控制多面體的形態(tài)（扁平—圓潤(rùn)）。體積率定義為多面體體積與其最小包圍球體積的比值。可參考表1中單位球內(nèi)接正多面體的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置。

有限元模型插件生成的幾何模型支持Comsol、ANSYS、Abaqus、Fluent、LS_DYNA、HFSS等多款有限元軟件，以下僅為細(xì)觀混凝土骨料砂漿ITZ三相材料的部分樣圖：ANSYS隨機(jī)骨料及過渡區(qū)ITZAbaqus細(xì)觀混凝土隨機(jī)多面體骨料及過渡區(qū)ITZComsol細(xì)觀混凝土骨料砂漿過渡區(qū)ITZ樣圖下載隨機(jī)多面體ITZ樣圖.rar說明提醒插件免安裝

ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構(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。

混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。

插件簡(jiǎn)介 CAD隨機(jī)多面體3D插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成三維隨機(jī)多面體模型，實(shí)現(xiàn)三維多面體的隨機(jī)分布，同時(shí)可生成與多面體相適配的長(zhǎng)方體帶孔洞基體。 應(yīng)用范圍 插件生成的隨機(jī)分布多面體模型可導(dǎo)入到ANSYS、Ls-Dyna、ABAQUS、COMSOL、Fluent等有限元軟件進(jìn)行裝配操作，用于模擬三維隨機(jī)分布的多面體骨料顆粒，實(shí)現(xiàn)三維混凝土細(xì)觀模型等。

插件介紹CAD隨機(jī)多面體_圓柱試件3D插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機(jī)三維多面體及外側(cè)圓柱體試件。插件可確保多面體之間不發(fā)生干涉，且多面體與外側(cè)圓柱體試件之間保持適配關(guān)系，確保生成的模型導(dǎo)入有限元軟件后幾何合理有效。本插件主要可應(yīng)用于三維混凝土細(xì)觀模型、隨機(jī)骨料、圓柱試件混凝土細(xì)觀模擬等方面。

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。

模型中骨料按粒徑劃分為三個(gè)組別，并通過堆積算法實(shí)現(xiàn)高填充率的隨機(jī)密堆積排布，同時(shí)在每顆骨料外圍自動(dòng)生成可設(shè)置厚度的ITZ層。插件分別對(duì)不同粒徑范圍的骨料、對(duì)應(yīng)的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續(xù)材料賦值與處理分析。 利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件。