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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(guò)渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過(guò)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

這樣的隨機(jī)生成可以模擬混凝土試件中骨料的隨機(jī)性，使得模擬更加真實(shí)和多樣化。 2.2 骨料的投放參數(shù) 骨料生成后進(jìn)行隨機(jī)投放程序，投放中需要對(duì)骨料間的相交性進(jìn)行判別，同時(shí)需要考慮骨料與骨料間間距過(guò)小將導(dǎo)致小邊的出現(xiàn)的問(wèn)題。小邊通常指的是與整個(gè)幾何體相比較小的邊緣或特征，它們可能導(dǎo)致在有限元分析中網(wǎng)格變得不規(guī)則或包含過(guò)多的小單元，從而增加計(jì)算復(fù)雜度并可能引發(fā)數(shù)值不穩(wěn)定性。

<p>內(nèi)含4種隨機(jī)投放模型：</p><p>1、基體為圓柱，隨機(jī)投放的兩種半徑范圍的實(shí)心顆粒</p><p>2、基體為圓柱，隨機(jī)投放空心有厚度球體，球體半徑固定</p><p>3、三維大小隨機(jī)、位置隨機(jī)球體投放，基體為四面體</p><p>4、隨機(jī)大小、位置、傾斜角的正六邊形（可設(shè)置倒角，不干涉）投放，基體為正四邊形</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">球體之間互不干涉

插件可通過(guò)控制切割面數(shù)目，根據(jù)用戶設(shè)定的面數(shù)，在三維球體上進(jìn)行切割操作，從而生成具有不同面數(shù)的多面體骨料模型。 3.2多面體骨料的投放 多面體骨料的投放采用空間三角網(wǎng)干涉判別，與傳統(tǒng)的外接球碰撞檢測(cè)相比，該算法具有準(zhǔn)確性高，能達(dá)到更高的填充率的優(yōu)點(diǎn)，但也存在干涉判別計(jì)算量較大的不足。

如下圖所示，當(dāng)纖維的方向指向骨料時(shí)，雖然纖維與骨料并沒(méi)有相交，但簡(jiǎn)單地使用點(diǎn)到直線的距離公式，會(huì)被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。可能會(huì)說(shuō)，即使這樣纖維仍然還會(huì)有很多的區(qū)域可以投放，但混凝土中存在著成百上千甚至上萬(wàn)個(gè)的骨料，投放纖維之前遍歷已有骨料的坐標(biāo)后，再按照這樣局限的方法進(jìn)行判斷，纖維存在的區(qū)域勢(shì)必大大降低，生成出來(lái)的纖維分布狀態(tài)并不樂(lè)觀。

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。

模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后停止投放，并生成模型。此參數(shù)若設(shè)置過(guò)小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的比例，應(yīng)根據(jù)骨料及孔隙比例適當(dāng)調(diào)整。 模擬案例 ABAQUS混凝土細(xì)觀模型受壓破壞結(jié)果展示。 適用版本 插件可運(yùn)行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus 6.14~2023版本。

隨機(jī)骨料

使用說(shuō)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。

</p><p>骨料投放算法的主要原理：首先把骨料全部投放到容器中，允許骨料重疊；將骨料間的重疊視為擠壓彈性變形，根據(jù)骨料間的刺入深度向量計(jì)算出骨料間的排斥力和彈性勢(shì)能；按骨料所受排斥力合力的方向移動(dòng)骨料，逐步更新整個(gè)骨料模型的空間結(jié)構(gòu)，直至骨料間的重疊完全消失。

<p>此貼給出了使用MATLAB建立隨機(jī)分布顆粒骨料模型的建立方式，而且模型建立后導(dǎo)入abaqus的方法，由于描述過(guò)于繁瑣，也沒(méi)時(shí)間寫，詳細(xì)步奏暫未給出，暫時(shí)就只上效果圖了，另外對(duì)于使用Python語(yǔ)言直接在abaqus建立模型的方法也有給出，需要的同學(xué)可以速聯(lián)系</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https

混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、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)。

投放模擬：將生成的隨機(jī)骨料顆粒投放到試件內(nèi)，可以考慮不同投放策略和方法，如均勻投放、集中投放等，模擬骨料在混凝土中的分布過(guò)程。4). 統(tǒng)計(jì)分析：通過(guò)大量的Monte Carlo模擬實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)分析骨料在混凝土中的分布情況，可以計(jì)算骨料的密實(shí)度、分布均勻性等指標(biāo)。5).

在混凝土細(xì)觀數(shù)值模擬中，粗骨料的分布狀態(tài)對(duì)其力學(xué)性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機(jī)分布在混凝土試件內(nèi)，而實(shí)際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會(huì)使得密度較大的粗骨料因重力作用發(fā)生沉降堆積。現(xiàn)有基于純隨機(jī)投放的算法難以真實(shí)反映這一物理過(guò)程，同時(shí)也難以實(shí)現(xiàn)工程中常見的較高粗骨料體積占比。

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。