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本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。

建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對于深入理解混凝土材料的性能及其損傷破壞機(jī)理至關(guān)重要。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含多邊形骨料及ITZ的混凝土細(xì)觀模型，并對其受壓損傷破壞進(jìn)行研究。

本案例通過COMSOL建立二維混凝土細(xì)觀微裂紋模型，模型可進(jìn)行吸水及離子擴(kuò)散等方面的研究。幾何模型包括水泥砂漿、粗骨料、砂漿骨料界面過渡區(qū)（ITZ）及隨機(jī)分布于水泥砂漿內(nèi)的微裂紋毛細(xì)管網(wǎng)四部分，旨在探究通過多插件聯(lián)合創(chuàng)建復(fù)雜模型的可行性。

在COMSOL中通過“幾何-導(dǎo)入”功能依次導(dǎo)入各IGES文件，并在幾何中設(shè)置長度單位，形成裝配以構(gòu)建完整的混凝土三維細(xì)觀實(shí)體模型。 在COMSOL中分別為骨料、ITZ和水泥砂漿指定材料屬性。

注意COMSOL導(dǎo)入骨料、ITZ、Voronoi圖形后需要經(jīng)過一系列布爾操作，方可形成完整的模型，并將毛細(xì)管、水泥砂漿、骨料、ITZ各部分進(jìn)行有效區(qū)分。具體操作步驟可參考COMSOL左側(cè)的模型開發(fā)器。 在COMSOL內(nèi)對各組分批量賦值材料，并進(jìn)行模型的網(wǎng)格劃分，即可進(jìn)行后續(xù)的水分?jǐn)U散模擬分析。

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在AutoCAD中建立混凝土細(xì)觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。 將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過布爾運(yùn)算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細(xì)觀模型。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)基于立方體混凝土試件的切片掃描圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行混凝土骨料及砂漿基體細(xì)觀模型的三維重建。

在COMSOL內(nèi)選擇固體傳熱模塊，添加瞬態(tài)研究，并導(dǎo)入骨料密堆積模型。 對混凝土細(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。

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

混凝土細(xì)觀模型 構(gòu)建骨料、砂漿、界面過渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機(jī)多邊形骨料及界面過渡區(qū)ITZ建模】 插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機(jī)投放的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過參數(shù)進(jìn)行定義；界面過渡區(qū)（ITZ）采用單獨(dú)的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機(jī)骨料模型

模型說明插件建立的模型包含外側(cè)砂漿長方體基體，端彎鉤纖維，多面體骨料三部分，三部分分圖層繪圖，方便批量操作。模型可導(dǎo)入有限元軟件內(nèi)，實(shí)現(xiàn)三維纖維混凝土、鋼纖維、彎曲纖維、端鉤纖維、多面體骨料等模型的構(gòu)建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。

功能說明插件可在AutoCAD軟件內(nèi)生成二維纖維混凝土模型，模型可導(dǎo)入COMSOL、Abaqus、ANSYS等有限元軟件內(nèi)，用于纖維混凝土的仿真模擬。插件生成的纖維混凝土模型包括骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）、纖維、孔隙、砂漿基體等部分，且每部分分圖層進(jìn)行繪制，方便分別導(dǎo)入到其他軟件內(nèi)。

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