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在三維混凝土細(xì)觀的有限元模擬中，混凝土細(xì)觀幾何模型的建立是仿真前提，也是其難點(diǎn)。在ANSYS內(nèi)高效的建立三維幾何模型以匹配混凝土中多面體骨料的外形、分布、級(jí)配等參數(shù)，是三維混凝土細(xì)觀有限元仿真模擬的關(guān)鍵。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元分析是混凝土細(xì)觀研究的有效手段，混凝土細(xì)觀模型可簡(jiǎn)化為隨機(jī)投放的圓形骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）部件以及水泥漿體等部分組成，對(duì)不同的部分賦值相應(yīng)的材料屬性，以更好的模擬混凝土相關(guān)性能。

混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀力學(xué)性能具有決定性影響。界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）作為骨料與水泥基體間的薄弱相，顯著影響混凝土的力學(xué)行為與耐久性。基于ANSYS軟件構(gòu)建含界面過(guò)渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，可有效表征混凝土細(xì)觀非均質(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)材料性能的影響機(jī)制。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立多邊形骨料、界面過(guò)渡區(qū)、及水泥漿體在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀模型，可研究混凝土的微觀損傷引起宏觀破壞的機(jī)理。 混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)多邊形插件建模后導(dǎo)入ANSYS內(nèi)。在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行插件在AutoCAD內(nèi)完成混凝土細(xì)觀模型的建立。

在ANSYS Workbench內(nèi)選擇幾何結(jié)構(gòu)-導(dǎo)入幾何模型，選擇保存的IGES文件并導(dǎo)入，通過(guò)SpaceClaim打開(kāi)，可對(duì)不同圖層內(nèi)容進(jìn)行批量管理并賦值材料屬性。 打開(kāi)模型，可對(duì)混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元仿真模擬。

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。

《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。

使用ANSYS Workbench進(jìn)行復(fù)合墻體導(dǎo)熱分析李安民分析視頻教程將在2023年6月28日19:30在技術(shù)鄰進(jìn)行直播，歡迎前來(lái)觀看以及和作者討論。1. 建立穩(wěn)態(tài)熱分析雙擊Toolbox中的Steady-State Thermal或者將其拖到Project Schematic中，如下圖所示：2.定義材料參數(shù)，本例中使用了結(jié)構(gòu)鋼和鋁。

《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。

《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。

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(guò)渡區(qū)ITZAbaqus細(xì)觀混凝土隨機(jī)多面體骨料及過(guò)渡區(qū)ITZComsol細(xì)觀混凝土骨料砂漿過(guò)渡區(qū)ITZ樣圖下載隨機(jī)多面體ITZ樣圖.rar說(shuō)明提醒插件免安裝

隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀COMSOL模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ABAQUS模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ANSYS Workbench模型： 使用須知 1、插件使用需注冊(cè)，售價(jià)為單機(jī)許可價(jià)格； 2、插件兼容Windows

對(duì)混凝土細(xì)觀模型的水泥砂漿及骨料部分分別指定材料，并設(shè)置密度、導(dǎo)熱系數(shù)、恒壓熱容等與傳熱相關(guān)的材料參數(shù)。 在固體傳熱中設(shè)置初始值，由于水化熱由水泥漿體產(chǎn)生，因此初始溫度設(shè)置中水泥砂漿基體溫度高于骨料溫度。將試件的左右及下邊界設(shè)置為熱絕緣，上部邊界設(shè)置環(huán)境溫度并設(shè)置熱通量，用于模擬大體積混凝土工況。

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(jiàn)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。

2 常規(guī)所遇的熱仿真設(shè)計(jì)重點(diǎn) 幾何模型處理及導(dǎo)入(Ansys Spaceclaim) 熱及流理論計(jì)算－導(dǎo)熱 (傳導(dǎo)熱，包含通過(guò)PCB組件及Trace的能量)－對(duì)流 (自然對(duì)流/強(qiáng)制對(duì)流，包含風(fēng)扇處理)－輻射 (吸收/散射/放射/反射/穿透，包含太陽(yáng)輻射效應(yīng)

不通材料、物質(zhì)、元素具備不通的熱傳導(dǎo)性能，也叫導(dǎo)熱性能，例如金屬材料的導(dǎo)熱性能高于非金屬材料的導(dǎo)熱性能。可以根據(jù)傅里葉定律對(duì)熱傳導(dǎo)的熱流量進(jìn)行計(jì)算[1,2,3]。式中：Φ為熱流量，W;k為導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K);A為導(dǎo)熱方向的截面面積，m2;?t/?n為溫度梯度。產(chǎn)品在工作時(shí)，內(nèi)部器件熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式由內(nèi)向外進(jìn)行傳遞。

不足點(diǎn)是鋁散熱器的導(dǎo)熱率比較低，只有270 W/(m·K)。銅散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)雖高，但由于密度大導(dǎo)致過(guò)重，石墨散熱器和陶瓷散熱器的散熱效果很好，但由于價(jià)格昂貴一直沒(méi)有得到推廣。本文綜合石墨材料的高導(dǎo)熱率，將其與鋁散熱器的基底相結(jié)合。采用熱分析軟件 ANSYS ICEPAK 對(duì)其進(jìn)行熱仿真分析。