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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。

插件介紹 Random Agg ITZ Pore 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化建立包含水泥漿基體、粗細(xì)骨料、界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）、孔隙在內(nèi)的多相材料混凝土細(xì)觀背景網(wǎng)格模型。

ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過(guò)重力堆積算法構(gòu)建混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機(jī)分布模型與實(shí)際骨料沉降行為的偏差，更精準(zhǔn)反映骨料在混凝土中的分布特征，可實(shí)現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機(jī)理研究、材料參數(shù)標(biāo)定及多尺度耦合分析提供可靠依據(jù)。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。

</p><p>（2）當(dāng)骨料體積分?jǐn)?shù)大于0.3時(shí)，骨料形狀只允許全為球形（Sphere）。</p><p><strong>3.3. 插件安裝</strong></p><p>解壓插件壓縮包，將解壓文件夾內(nèi)的插件文件夾（Random Aggregate Modeling (V1.0)）拷貝到AbAQUS的插件安裝路徑下。這里給出三種可選的插件安裝路徑，但只能選擇其中一個(gè)，不得多路徑安裝相同的插件。

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(jiàn)的較高粗骨料體積占比。

本案例是通過(guò)COMSOL對(duì)論文An innovative method for mesoscale modelling of moisture diffusion in concrete（https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2024.105836）中Voronoi毛細(xì)管、多邊形骨料、ITZ、水泥漿體多相材料的幾何模型復(fù)現(xiàn)。

再生混凝土力學(xué)性能受再生骨料比例、強(qiáng)度等多方面影響，通過(guò)有限元方法對(duì)再生骨料混凝土模擬對(duì)評(píng)估混凝土抗壓強(qiáng)度有重要意義。本案例通過(guò)CAD隨機(jī)多面體3D插件建立隨機(jī)分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過(guò)對(duì)再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進(jìn)行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。

圖6為輕骨料混凝土細(xì)觀有限元模型的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線，在曲線上選擇了A至E共5個(gè)標(biāo)志性狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)各狀態(tài)下模型的裂縫擴(kuò)展如圖7所示。在狀態(tài)D與狀態(tài)E之間的受力階段，之前形成的兩條剪切帶已經(jīng)損傷演化完全，在兩條剪切主裂縫之間形成多條豎向裂縫，將兩條剪切裂縫相連，并將試件分割成多個(gè)楔形塊，整個(gè)試件的破壞形態(tài)已初步成型。此后試件的變形逐漸轉(zhuǎn)化成各混凝土楔形塊之間的滑移。

在三維混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化建模及模擬過(guò)程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來(lái)近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡(jiǎn)化為球形來(lái)進(jìn)行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實(shí)際產(chǎn)生一定的差異。 而在Abaqus建模過(guò)程中隨機(jī)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(diǎn)。

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關(guān)鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時(shí)的破壞主要發(fā)生在界面過(guò)渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過(guò)CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D插件建立隨機(jī)分布的三維多面體骨料及界面過(guò)渡區(qū)細(xì)觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進(jìn)行多相材料的指定。

獲取混凝土內(nèi)部切片圖像數(shù)據(jù)的方法主要有以下兩種：一是X射線斷層掃描（CT/XRM），其原理是利用X射線穿透混凝土試件，通過(guò)采集多角度投影數(shù)據(jù)，反演生成三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像；二是物理切片法，將試件切割成薄片，并對(duì)切片進(jìn)行圖像采集。

ABAQUS二維隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）的混凝土細(xì)觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)機(jī)理。該模型能夠真實(shí)反映骨料隨機(jī)分布特征及ITZ對(duì)裂縫萌生與擴(kuò)展的影響，為準(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過(guò)程、預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對(duì)提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立包含骨料、砂漿、ITZ在內(nèi)的多組分混凝土細(xì)觀有限元二維模型。 混凝土細(xì)觀模型中的粗骨料及界面過(guò)渡區(qū)ITZ幾何圖形通過(guò)CAD隨機(jī)多邊形插件2D專業(yè)版建模生成。

一般情況下骨料數(shù)量越多，程序運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，當(dāng)骨料數(shù)量設(shè)置過(guò)多或已超出理論的最大值后，將導(dǎo)致程序無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)停止，因此需要用戶指定合理的迭代次數(shù)，當(dāng)程序到達(dá)指定的迭代次數(shù)后會(huì)根據(jù)已投放的數(shù)量自動(dòng)進(jìn)行建立模型，這確保了模型中骨料無(wú)論是否到達(dá)設(shè)計(jì)值都能被建立，這使得模型成功率極大提高，而不必過(guò)多的考慮設(shè)置參數(shù)之間自洽性。

(2)在工程實(shí)際當(dāng)中,諸如溫度、濕度等多場(chǎng)耦合問(wèn)題也是十分常見(jiàn)的,對(duì)混凝土全生命周期性能影響不容忽視。研究多場(chǎng)耦合問(wèn)題的難點(diǎn)在于除了需要考慮其他場(chǎng)與位移場(chǎng)的耦合關(guān)系外,對(duì)于它們與相場(chǎng)的耦合關(guān)系亦不容忽視,此外各自的耦合方式仍需探討,這將會(huì)是一項(xiàng)有意義且有趣的研究。

②水膠比水膠比越大，混凝土中可凍水的含量越多，混凝土的結(jié)冰速度越快；氣泡結(jié)構(gòu)越差，平均氣泡間距越大；混凝土強(qiáng)度越低，抵抗凍融的能力越差。水膠比在0.45～0.85范圍內(nèi)變化時(shí)，不摻引氣劑的混凝土抗凍性變化不大，只有水膠比小于0.45以后，抗凍性才隨水膠比的降低而明顯提高；水膠比小于0.35的混凝土，即使不摻引氣劑，也有較高的抗凍性。③含氣量在一定范圍內(nèi)，含氣量越多，混凝土的抗凍性越好。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立包含骨料、界面過(guò)渡區(qū)、纖維、孔隙在內(nèi)的多相材料二維纖維混凝土細(xì)觀模型。 采用CAD纖維混凝土2D插件在AutoCAD內(nèi)建立二維纖維混凝土模型，纖維混凝土模型的不同組分已分圖層進(jìn)行繪制，需要對(duì)不同圖層內(nèi)容分別另存為dxf文件。