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計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）可以無(wú)損獲取混凝土試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，并以一系列橫截面的形式顯示混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本文介紹一種基于混凝土CT斷層掃描圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀(guān)模型的建模方法，實(shí)現(xiàn)混凝土粗骨料及砂漿的三維重構(gòu)并對(duì)其采用塑性損傷模型（CDP）進(jìn)行有限元模擬。

或是通過(guò)AutoCAD軟件對(duì)骨料進(jìn)行處理后導(dǎo)出卵石狀骨料模型，并導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。 如需進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀(guān)受壓損傷開(kāi)裂方面的仿真模擬也可參考ABAQUS三維混凝土細(xì)觀(guān)受壓損傷斷裂數(shù)值模擬視頻教程。

泡沫混凝土細(xì)觀(guān)模型通過(guò)CAD隨機(jī)球體插件專(zhuān)業(yè)版V1.3建模生成，泡沫混凝土試件設(shè)置為邊長(zhǎng)為150 mm的立方體試件，為保證有限元模擬中的網(wǎng)格能有效劃分，泡沫孔隙的最小間距設(shè)置為1 mm，泡沫孔隙的直徑設(shè)置為5 mm，模型共建立了10000余個(gè)不相交的孔隙。

為解決當(dāng)前混凝土細(xì)觀(guān)模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問(wèn)題，本文提出采用重力堆積算法構(gòu)建三維多面體粗骨料細(xì)觀(guān)混凝土模型，并在此基礎(chǔ)上采用ABAQUS進(jìn)行受壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬。該方法能夠更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)際工程中混凝土試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于細(xì)觀(guān)尺度下混凝土材料參數(shù)的標(biāo)定及損傷機(jī)理研究具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

混凝土的細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)決定著其宏觀(guān)破壞行為，對(duì)混凝土在結(jié)構(gòu)尺度上采用細(xì)觀(guān)模型將導(dǎo)致巨大的計(jì)算量而難以實(shí)現(xiàn)，表征體元（?REV）?方法可選取一定的平均范圍來(lái)描述混凝土的性質(zhì)和行為，這對(duì)于理解和模擬混凝土的損傷機(jī)理至關(guān)重要。

二維多邊形骨料混凝土細(xì)觀(guān)模型的受壓損傷模擬教程可以參考：ABAQUS多邊形骨料ITZ混凝土細(xì)觀(guān)受壓開(kāi)裂論文復(fù)現(xiàn)視頻

混凝土在細(xì)觀(guān)層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機(jī)投放建立混凝土細(xì)觀(guān)模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀(guān)混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

上篇文章介紹了ABAQUS通過(guò)CT或切片數(shù)據(jù)重建混凝土多組分三維細(xì)觀(guān)模型。本案例介紹采用CDP材料對(duì)三維重建的混凝土細(xì)觀(guān)模型進(jìn)行損傷斷裂數(shù)值模擬有限元分析。

在ABAQUS內(nèi)采用CT2Model3D Multi-Material插件，選擇添加邊界后的文件夾內(nèi)的任意一張圖像，即可基于背景網(wǎng)格方式完成包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的三維混凝土細(xì)觀(guān)有限元模型重建。 下篇文章將介紹通過(guò)混凝土損傷塑性材料模型對(duì)重建后的混凝土試件進(jìn)行受壓模擬。

本案例基于ABAQUS AbyssFish CT2Model 3D V2.0插件，利用混凝土立方體試件的切片掃描圖像實(shí)現(xiàn)高精度有限元模型三維重建，精準(zhǔn)劃分骨料及水泥砂漿區(qū)域，構(gòu)建三維再生骨料混凝土細(xì)觀(guān)模型。施加單軸壓縮荷載，動(dòng)態(tài)追蹤再生混凝土的損傷演化過(guò)程，揭示裂紋的萌生及擴(kuò)展機(jī)制。

混凝土細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)對(duì)其宏觀(guān)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。在ABAQUS中構(gòu)建含界面過(guò)渡區(qū)的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實(shí)反映混凝土細(xì)觀(guān)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。

在基于ABAQUS開(kāi)展混凝土細(xì)觀(guān)力學(xué)模擬時(shí)，數(shù)字化重建技術(shù)是構(gòu)建能夠真實(shí)反映混凝土內(nèi)部多相結(jié)構(gòu)（如骨料、砂漿、界面過(guò)渡區(qū)ITZ及孔隙等）的關(guān)鍵前置步驟。

由于骨料形態(tài)的復(fù)雜性和空間分布的隨機(jī)性，建立一個(gè)能反映混凝土實(shí)際骨料級(jí)配、含量及其形態(tài)的隨機(jī)骨料模型并進(jìn)行有限元分析，是深入解釋混凝土損傷機(jī)理的關(guān)鍵，也為研究混凝土性能提升提供了高效的方向指導(dǎo)。本文通過(guò)使用CAD插件實(shí)現(xiàn)Abaqus的模型構(gòu)建，建立包含球形、凸型多面體（碎石）骨料，并考慮了界面層的三維混凝土細(xì)觀(guān)隨機(jī)模型，并對(duì)骨料的空間分布進(jìn)行探討。

而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀(guān)模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。

《基于三維隨機(jī)細(xì)觀(guān)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。

ABAQUS二維混凝土細(xì)觀(guān)模型的數(shù)字化重建技術(shù)(一)幾何重構(gòu) https://www.yqgqt.org.cn/post/1990726 本篇介紹二維混凝土細(xì)觀(guān)模型在ABAQUS中數(shù)字化重建技術(shù)的第二種方法——基于ABAQUS背景網(wǎng)格的圖像映射方法。

《基于三維隨機(jī)細(xì)觀(guān)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。

本案例介紹通過(guò)CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內(nèi)進(jìn)行骨料及水泥砂漿基體的三維實(shí)體模型重建，并導(dǎo)入Abaqus CAE軟件內(nèi)分別建立Part部件，實(shí)現(xiàn)模型的裝配及網(wǎng)格劃分，后續(xù)可完成不同工況的混凝土細(xì)觀(guān)有限元模擬分析。