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在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時插件會在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長方體基體。

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

作者：水哥ANSYS來源：本文源于ANSYS結(jié)構(gòu)院，上海安世亞太授權(quán)轉(zhuǎn)載 隨機(jī)分布在材料微觀力學(xué)分析中扮演著重要角色，例如混凝土骨料力學(xué)、新型材料纖維力學(xué)分析等內(nèi)容，提及隨機(jī)分布，更多的同學(xué)可能會聯(lián)想到采用第三方軟件如Matlab來生成，并導(dǎo)入ANSYS計算，其實ANSYS本身自帶隨機(jī)分布功能，只是功能略有限制。

插件介紹CAD長方形纖維插件2D版本可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機(jī)分布的長方形纖維圖形，生成的dwg格式模型可用于模擬二維隨機(jī)分布的纖維復(fù)合材料、隨機(jī)初始裂縫等，同時模型可導(dǎo)入COMSOL、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元軟件內(nèi)進(jìn)行仿真分析計算。插件可指定纖維的分布范圍，通過設(shè)置寬度及高度參數(shù)，可指定在任意尺寸的長方體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行纖維分布。

本文檔使用 Ansys 材料設(shè)計器展示四種不同類型的微觀結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的宏觀尺度材料性能：隨機(jī)單向纖維結(jié)構(gòu)、體心立方顆粒結(jié)構(gòu)、金剛石晶格結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)。目標(biāo)理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀尺度材料性能之間的關(guān)系步驟案例1：隨機(jī)單向纖維（木材）1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個“材料設(shè)計器”組件。檢查單位。2. 定義材料。

功能介紹 CAD隨機(jī)纖維線3D中空圓柱分布插件，可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定數(shù)目、長度、角度的三維分布的纖維，纖維采用的是直線，生成的CAD文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS、LS-DYNA等有限元分析軟件內(nèi)，進(jìn)行梁單元等建立，用于模擬三維裂縫、纖維梁單元等，可用于巖石或混凝土的初始裂縫、纖維混凝土、纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域。

纖維配向結(jié)果可以介由計算參數(shù)的纖維配向分析選項來啟用 (請參考纖維分析章節(jié)于進(jìn)階分析)。 纖維排向在X方向 塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的X方向分量。 纖維排向在Y方向 塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的Y方向分量。 纖維排向在Z方向 塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的Z方向分量。

插件生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS等有限元分析軟件內(nèi)，用于模擬纖維混凝土、鋼纖維、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。</p><p><strong>插件界面</strong></p><p>CAD_隨機(jī)三維纖維插件界面如下圖所示，可指定纖維生成的（x,y,z）范圍，纖維與基體邊界不相交。同時可控制纖維之間的相交性及纖維的整體性。

纖維排向在X方向塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的X方向分量。纖維排向在Y方向塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的Y方向分量。纖維排向在Z方向塑料在充填/保壓結(jié)束時纖維排向的Z方向分量。纖維配向纖維配項結(jié)果顯示主要纖維指向的配向分布，也因此其最小值為隨機(jī)數(shù)配向的1/3。

在ANSYS Workbench建立三維纖維混凝土模型可采用CAD隨機(jī)幾何3D插件建模后導(dǎo)入，模型包含球體粗骨料、圓柱體長纖維、水泥砂漿基體等不同組分。

CAD隨機(jī)纖維2D插件用于在AutoCAD內(nèi)生成隨機(jī)直線，可用于導(dǎo)入comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等軟件內(nèi)進(jìn)行纖維模型、線性梁單元、隨機(jī)裂縫、裂紋等方面的建模。插件可控制生成的隨機(jī)線分布區(qū)域、線條數(shù)目、線條長度范圍、線條走向角度等信息。同時可控制線條之間是否會相交以及線條間的最小間距信息，以滿足有限元網(wǎng)格劃分的要求。

(X, Y, Z) 纖維配向效應(yīng)位移纖維配向效應(yīng)表示以下兩者情況的變形量差距：(1) 考慮所有因素；(2) 假設(shè)隨機(jī)數(shù)纖維配向以排除纖維配向效應(yīng)，結(jié)果和展現(xiàn)非均質(zhì)纖維配向下的材料性質(zhì)差異。(X, Y, Z) 隨機(jī)數(shù)纖維配向效應(yīng)位移隨機(jī)數(shù)纖維配向效應(yīng)不考慮纖維配向的影響，所以假設(shè)各區(qū)纖維配向為隨機(jī)數(shù)再計算由頂出到冷卻至室溫的翹曲變形。

插件介紹CAD多面體骨料及端鉤纖維3D建模插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)隨機(jī)建立三維多面體以及帶有端部彎鉤的纖維模型。

(X, Y, Z) 纖維配向效應(yīng)位移纖維配向效應(yīng)表示以下兩者情況的變形量差距：(1) 考慮所有因素；(2) 假設(shè)隨機(jī)數(shù)纖維配向以排除纖維配向效應(yīng)，結(jié)果和展現(xiàn)非均質(zhì)纖維配向下的材料性質(zhì)差異。(X, Y, Z) 隨機(jī)數(shù)纖維配向效應(yīng)位移隨機(jī)數(shù)纖維配向效應(yīng)不考慮纖維配向的影響，所以假設(shè)各區(qū)纖維配向為隨機(jī)數(shù)再計算由頂出到冷卻至室溫的翹曲變形。

功能介紹CAD隨機(jī)纖維3D插件，可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定數(shù)目、長度、角度的三維分布的纖維，纖維采用的是直線，生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS等有限元分析軟件內(nèi)，用于模擬三維裂縫、纖維梁單元等，可用于巖石或混凝土的初始裂縫、纖維混凝土、纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域。

連續(xù)纖維（左圖）和短纖維（右圖）周期性單胞二、纖維空間分布算法 插件內(nèi)置了兩種空間拓?fù)浞植挤绞剑?正交約束排布：控制纖維沿指定的X、Y或Z方向?qū)R，適用于單向板類RVE的構(gòu)建； 三維隨機(jī)分布（Random 3D）：采用球面投影與隨機(jī)變量正弦變換生成取向向量，保證空間方向無統(tǒng)計偏置。

功能介紹可用于在AutoCAD內(nèi)生成指定纖維長度范圍、指定角度的隨機(jī)纖維分布圖。也可定義纖維的相交性、數(shù)目等控制信息。生成的dwg文件可導(dǎo)入到comsol、abaqus、ansys等有限元軟件，用于模擬纖維復(fù)合材料或材料的原始裂縫等方面。注意CAD內(nèi)生成的纖維為一維的線。

(center=(x_center, y_center), point1=(x_center, y_center+zhijing/2)) i=i+1 這樣就實現(xiàn)了圓心位置隨機(jī)，直徑在2-10之間隨機(jī)的10個圓的繪制。