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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。

Max/Min Aggregate D：大粒徑或小粒徑的球體骨料直徑尺寸范圍。 Pore D：球體孔隙的直徑范圍。 Ratio：當(dāng)前組材料總體積占長(zhǎng)方體體積的比例。 ITZ：骨料外側(cè)界面過渡區(qū)的厚度。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。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的球體粗骨料、界面過渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型，并將粗骨料、ITZ與水泥砂漿分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。 將導(dǎo)出的模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。

在骨料基礎(chǔ)上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的球體部件，再與之前的球形骨料做切割，即可生成其界面層。對(duì)于投放成功的骨料及過渡區(qū)，插件中采用數(shù)組記錄所有參數(shù)。最終的Abaqus三維球體骨料及過渡區(qū)模型完成如下。 （未完待續(xù)...）

插件簡(jiǎn)介RandCylinder V1.0由可在圓柱試件內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)投放球體，插件可指定圓柱試件的高度、直徑，球體的大小范圍、投放的比例，以及球體間的最小間距。插件可用于混凝土骨料的隨機(jī)投放、多孔材料模擬、泡沫結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的建模研究。功能說明插件運(yùn)行后會(huì)在Abaqus軟件內(nèi)自動(dòng)建立好裝配體，裝配體包括生成的所有球體，以及與球體相適配的帶孔圓柱體部件。

插件采用球體隨機(jī)切割方法，實(shí)現(xiàn)任意面數(shù)的多面體（碎石）骨料模型構(gòu)建算法；采用空間三角網(wǎng)格碰撞算法，實(shí)現(xiàn)多面體的無干涉投放。插件詳情可查看公眾號(hào)【淵魚科技】。 3.1多面體骨料生成 單個(gè)凸多面體骨料的生成采用球體隨機(jī)切割算法，算法的基本原理為首先在球體表面隨機(jī)生成點(diǎn)位，通過點(diǎn)位的空間順序構(gòu)建切割面，對(duì)球體進(jìn)行切割操作，以構(gòu)建單個(gè)凸多面體骨料模型。

本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機(jī)投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學(xué)模型，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)軸心受壓試驗(yàn)，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。在Abaqus CAE軟件內(nèi)，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(xì)觀模型。

Gap_min：球體之間可能存在的最小間距，本參數(shù)設(shè)置是為了防止球體之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網(wǎng)格劃分，此參數(shù)設(shè)置建議大于外側(cè)長(zhǎng)方體的最小單元尺寸。Timeout：最大投放次數(shù)，模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設(shè)置過小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的球體百分比，應(yīng)根據(jù)球體數(shù)量適當(dāng)調(diào)整。

post/1301104ABAQUS圓柱試件隨機(jī)球體投放插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1896411ABAQUS三維隨機(jī)多面體插件 https://www.yqgqt.org.cn/post/1918362ABAQUS Voronoi2D插件 https://www.yqgqt.org.cn

Diameter Min、Diameter Max：球體的直徑分布區(qū)間。隨機(jī)球體均勻分布在設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)。Sphere ratio：所有球體的體積占圓柱體體積的比例。Gap_min：球體之間可能存在的最小間距，本參數(shù)設(shè)置是為了防止球體之間距離過小造成模型中存在小邊，而影響到后期的網(wǎng)格劃分。Steps_max：最大投放次數(shù)，模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的投放嘗試次數(shù)后停止。

插件可控制每種粒徑范圍內(nèi)的多面體面數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同類型的多面體骨料的投放。注意由于多面體的個(gè)別差異實(shí)際生成的面數(shù)與指定的面數(shù)可能會(huì)略有不同。 插件執(zhí)行嚴(yán)格的干涉的判別，使得多面體之間不存在干涉情況。與一般的球體相交判別程序不同，插件采用更為精準(zhǔn)的凸多面體干涉判別程序，因此可達(dá)到更高的體積比。

2、面數(shù)控制 插件可控制每種粒徑范圍內(nèi)的多面體面數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同類型的多面體骨料的投放。注意由于多面體的個(gè)別差異實(shí)際生成的面數(shù)與指定的面數(shù)可能會(huì)略有不同。 3、干涉判斷 插件執(zhí)行嚴(yán)格的干涉的判別，使得多面體之間不存在干涉情況。與一般的球體相交判別程序不同，插件采用更為精準(zhǔn)的凸多面體干涉判別程序，因此可達(dá)到更高的體積比，但也會(huì)耗費(fèi)更多的計(jì)算時(shí)間。

<h2>功能介紹</h2><p>CAD三維隨機(jī)幾何插件，可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成長(zhǎng)方體、圓柱體、球體基體，并在基體內(nèi)生成指定參數(shù)的球體、長(zhǎng)方體、圓柱體。插件生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元分析軟件內(nèi)，用于模擬纖維混凝土、纖維骨料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。