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在ANSYS Workbench內建立隨機圓形骨料混凝土細觀模型可采用CAD隨機圓形骨料插件V2.0實現，在插件內設置模型參數，運行即可自動在Auto CAD內完成模型草圖繪制。插件可支持設置骨料粒徑滿足截斷正態分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿足不同的級配要求，以及設定界面過渡區有無及厚度。

在三維混凝土細觀的有限元模擬中，混凝土細觀幾何模型的建立是仿真前提，也是其難點。在ANSYS內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、級配等參數，是三維混凝土細觀有限元仿真模擬的關鍵。

1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：2、ANSYS球形試件隨機模型：3、ANSYS隨機裂縫巖石節理裂隙建模插件：CAD隨機幾何3D插件

圖1.2 二維橢圓骨料填充模塊1.3 圓形骨料填充模塊 1.3.1 矩形邊界圓形骨料填充模塊 用于在矩形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。圖1.3 二維圓形骨料填充模塊(矩形邊界)1.3.2 圓形邊界圓形骨料填充模塊 用于在圓形邊界內填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。

研究進展通過ANSYS進行混凝土細觀模型的構建是進行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內構建混凝土細觀模型是分析的前提。現階段在ANSYS內進行隨機混凝土模型構建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應具有一定的程序設計能力。為了方便快捷的構建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導入的方式，實現無編程構建混凝土隨機骨料。

三維周期混合骨料填充示例： 所有功能模塊如下：1 二維顆粒生成模塊1.1 二維線顆粒生成模塊 用于生成線顆粒，支持矩形和圓形邊界，模塊界面如下： 圖1.1 矩形邊界線顆粒填充模塊 圖1.2 圓形邊界線顆粒填充模塊1.2 二維矩形顆粒生成模塊 圖1.3 矩形邊界矩形顆粒填充模塊

模型說明插件建立的模型包含外側砂漿長方體基體，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。模型可導入有限元軟件內，實現三維纖維混凝土、鋼纖維、彎曲纖維、端鉤纖維、多面體骨料等模型的構建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。

圖1.4 二維圓形骨料填充模塊(圓形邊界)1.3.3 雙層圓形骨料填充模塊 用于在矩形邊界內填充雙層圓形骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。圖1.5 二維雙層圓形骨料填充模塊2. 三維骨料填充模型2.1 纖維填充模塊 用于在長方體邊界內隨機填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內變化，同時可控制纖維間的最小間距。

在三維混凝土細觀模型的構建過程中，為了簡化建模及模擬過程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來近似取代混凝土內的粗骨料，部分學者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進行建模，而在混凝土中，骨料多為不規則的多面體形式，這就使得模型與實際產生一定的差異。 而在Abaqus建模過程中隨機多面體骨料的生成以及多面體骨料的干涉判別是幾何模型的難點。

模型采用CAD隨機多面體3D插件建立并導入ANSYS軟件。在ANSYS內進行網格劃分。ANSYS隨機多面體骨料模型，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，本程序可達到更好的隨機度，以實現大粒徑與小粒徑的匹配度。

在ANSYS Workbench內建立隨機圓形多孔結構模型可采用CAD隨機圓形骨料插件建模后將模型導入。 在插件內設置好模型參數后運行，插件會自動完成CAD多孔結構模型的建立，將模型生成面域并導出為IGES格式文件。

通過AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿部件分別導出為IGES格式文件后，再以部件形式導入ANSYS，通過 Design Modeler導入外部幾何結構文件建立混凝土細觀有限元三維模型。 分析系統選擇顯示動力學，在模型中將建立的混凝土細觀幾何模型打開。

源碼類混凝土隨機骨料模型（Python源碼） https://www.yqgqt.org.cn/post/1193620三維隨機骨料模型（MATLAB源碼） https://www.yqgqt.org.cn/post/1193922 ABAQUS插件ABAQUS混凝土隨機圓形骨料生成插件 https://www.yqgqt.org.cn

五、案例分析與應用以一個簡單的平面案例為例，假設我們需要在一個100x100的區域內隨機生成圓形加強骨料，填充率為0.2。首先，我們可以使用APDL編寫一個循環來不斷生成隨機的圓心坐標和半徑，直到達到設定的填充率為止。在每次生成圓形時，都需要檢查是否與已生成的圓形發生干涉。如果有干涉，則需要重新生成新的圓形。最后，將生成的模型導出為所需的格式進行后續的模擬和分析。

方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。 方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。

方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多邊形顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。 方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多邊形，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。

應用案例 三維多面體骨料混凝土抗壓模擬—— 基于EasyCDP生成20 MPa砂漿基體材料模型，分析骨料分布對力學性能影響。

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學性能模擬》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（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。

在圓形骨料的基礎上，用邊延拓的方法生成凸多邊形骨料。

隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀COMSOL模型： 隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀ABAQUS模型： 隨機多邊形骨料及ITZ混凝土細觀ANSYS Workbench模型： 使用須知 1、插件使用需注冊，售價為單機許可價格； 2、插件兼容Windows