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該插件可實(shí)現(xiàn)多種單一形狀（如球形、橢球形和多面體）或混合形狀的骨料模型的生成，插件采用運(yùn)動(dòng)模擬的動(dòng)態(tài)算法，能夠高效地生成高骨料體積分?jǐn)?shù)的骨料模型，提高工作效率，在復(fù)合材料數(shù)值模擬研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>本插件適用的ABAQUS版本：ABAQUS 2024及以后的版本。</p><p><strong>2.

這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土隨機(jī)多面體骨料模型。 建模教程 首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。 將該模型分圖層導(dǎo)出為.iges格式文件，這里分圖層導(dǎo)出是為了可以分部件導(dǎo)入到Abaqus軟件內(nèi)，更方便材料賦值、網(wǎng)格劃分等操作。

混凝土模型三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機(jī)凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點(diǎn)。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實(shí)現(xiàn)不同集配的混凝土模型。建模教程首先采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。

方法二：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料（骨料）假設(shè)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(jī)分布和級(jí)配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實(shí)際相差太遠(yuǎn)），無法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點(diǎn)的隨機(jī)性。 方法三：將顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機(jī)多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機(jī)分布、級(jí)配和骨料形狀的隨機(jī)性。

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渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過渡區(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

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(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)生在界面過渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過CAD隨機(jī)多面體&過渡區(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。

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。

三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。 在前邊的三維隨機(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡(jiǎn)單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

插件介紹AbyssFish – Random Polyhedron Aggregate 插件可在Abaqus軟件內(nèi)批量生成隨機(jī)分布的三維多面體骨料模型。插件可指定骨料分布的區(qū)域、三種尺寸的粒徑分布范圍、多面體面數(shù)、各尺寸骨料的數(shù)量等信息，同時(shí)可控制骨料間的最小間距及插件的運(yùn)行時(shí)間控制。

為解決當(dāng)前混凝土細(xì)觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問題，本文提出采用重力堆積算法構(gòu)建三維多面體粗骨料細(xì)觀混凝土模型，并在此基礎(chǔ)上采用ABAQUS進(jìn)行受壓試驗(yàn)的數(shù)值模擬。該方法能夠更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)實(shí)際工程中混凝土試件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于細(xì)觀尺度下混凝土材料參數(shù)的標(biāo)定及損傷機(jī)理研究具有重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

隨機(jī)多面體骨料3D模型的建立可采用CAD隨機(jī)多面體3D插件在AutoCAD內(nèi)參數(shù)化建模后導(dǎo)入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)配的混凝土細(xì)觀模型；可設(shè)置每組粒徑的骨料數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)不同的骨料比例；可設(shè)置多面體的面數(shù)，以匹配不同的骨料外形。

1 引言 本文運(yùn)用CAD插件進(jìn)行模型建立，并將模型導(dǎo)入Abaqus內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)骨料模型建模，極大地簡(jiǎn)化了混凝土細(xì)觀力學(xué)研究的工作量。結(jié)合了參數(shù)化建模的思想，提出球形骨料生成算法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出多面隨機(jī)剖切算法,生成了隨機(jī)凸型多面體骨料模型。同時(shí),采用干涉判別算法,分別對(duì)球形骨料和多面體骨料進(jìn)行了投放試驗(yàn)，形成包含骨料、砂漿、過渡區(qū)在內(nèi)的三相混凝土模型。

隨機(jī)多面體模型的建立，實(shí)現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過渡區(qū)的幾何模型：有限元模型在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對(duì)這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進(jìn)行裝配：建立起隨機(jī)多面體骨料及界面過渡區(qū)的Abaqus幾何模型：后續(xù)可進(jìn)行模型的力學(xué)分析等。建模插件：CAD_隨機(jī)多面體&過渡區(qū)插件

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。

ITZ：骨料外側(cè)界面過渡區(qū)的厚度。當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無界面過渡區(qū)模型。 Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。當(dāng)設(shè)置為負(fù)數(shù)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)骨料及孔隙穿過試件外表面的效果。 Time：超時(shí)停止，單位秒。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。

ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構(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。

模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。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。

本文基于COMSOL Multiphysics有限元軟件，構(gòu)建含ITZ的多面體骨料密堆積三維細(xì)觀模型，有效表征混凝土的非均質(zhì)特性，準(zhǔn)確反映骨料形態(tài)、分布及界面行為對(duì)整體性能的影響機(jī)制，為揭示混凝土損傷演化規(guī)律、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)及提升結(jié)構(gòu)耐久性提供理論支撐。 本研究采用CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D插件生成混凝土三維細(xì)觀幾何模型。