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混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態。

本案例在ABAQUS軟件內，建立隨機投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學模型，進行準靜態軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。在Abaqus CAE軟件內，采用AbyssFish RandomSphere Cylinder 3D V2.0插件建立球體骨料、圓柱體試件三維混凝土細觀模型。

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。

插件介紹CAD隨機多面體_圓柱試件3D插件可用于在AutoCAD軟件內生成隨機三維多面體及外側圓柱體試件。插件可確保多面體之間不發生干涉，且多面體與外側圓柱體試件之間保持適配關系，確保生成的模型導入有限元軟件后幾何合理有效。本插件主要可應用于三維混凝土細觀模型、隨機骨料、圓柱試件混凝土細觀模擬等方面。

插件介紹 AbyssFish_RandomCircleAggregate2D V4.0 插件可在Abaqus內參數化生成隨機分布的圓形骨料及界面過渡區部件。插件可用于構建二維混凝土細觀模型，可指定模型的尺寸、圓形骨料的分布、界面層厚度等信息。

適用范圍插件的適用范圍廣泛，可用于但不局限于隨機圓形骨料混凝土的幾何模型建立，凡是幾何圖形類似的都有適用的可能性，以下介紹插件的幾個具體適用實例。混凝土細觀力學模擬：用于研究混凝土細觀狀態下的力學性能、開裂模式等。離子滲透研究：研究不同材料滲透特征下的離子滲透路徑、滲透模式。滲流研究：用于研究介質中含有不透水材料下的滲流等。

插件簡介RandCylinder V1.0由可在圓柱試件內進行隨機投放球體，插件可指定圓柱試件的高度、直徑，球體的大小范圍、投放的比例，以及球體間的最小間距。插件可用于混凝土骨料的隨機投放、多孔材料模擬、泡沫結構等領域的建模研究。功能說明插件運行后會在Abaqus軟件內自動建立好裝配體，裝配體包括生成的所有球體，以及與球體相適配的帶孔圓柱體部件。

CAD隨機銹坑_中空圓柱試件樣圖.rar

插件介紹AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內參數化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數。

插件介紹 CAD隨機多邊形插件2D專業版可在AutoCAD內建立隨機分布的帶有界面層的多邊形二維模型。 模型說明 插件支持建立長方形及圓形兩種試件類型，可設置長方形的長度、寬度或圓形的直徑參數。

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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。圖2.1 三維纖維填充模塊2.2 圓柱骨料填充模塊 用于在長方體邊界內隨機填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內變化，同時可控制圓柱骨料間的最小間距。

Max/Min Aggregate D：大粒徑或小粒徑的球體骨料直徑尺寸范圍。 Pore D：球體孔隙的直徑范圍。 Ratio：當前組材料總體積占長方體體積的比例。 ITZ：骨料外側界面過渡區的厚度。當設置為0時，可實現無界面過渡區模型。 Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。當設置為負數時，可實現骨料及孔隙穿過試件外表面的效果。

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。通過這種方法，我們可以有效地在材料內部隨機生成加強骨料或缺陷孔隙等結構，為更準確地模擬材料的真實行為提供有力支持。

對骨料、ITZ、砂漿分別指定材料，其中砂漿及界面過渡區均采用CDP模型。 新建離散剛體殼部件，作為試件的荷載施加板，并將其與試件裝配為整體。設置相互作用，通過參考點創建耦合約束，設置加載板與試件的接觸，接觸類型選用表面與表面接觸，并設置罰。

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。

圖6為輕骨料混凝土細觀有限元模型的單軸受壓應力-應變曲線，在曲線上選擇了A至E共5個標志性狀態進行分析，對應各狀態下模型的裂縫擴展如圖7所示。在狀態D與狀態E之間的受力階段，之前形成的兩條剪切帶已經損傷演化完全，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楔形塊，整個試件的破壞形態已初步成型。此后試件的變形逐漸轉化成各混凝土楔形塊之間的滑移。

插件介紹CAD隨機多面體&過渡區插件可用于在AutoCAD軟件內生成隨機三維多面體及包裹多面體的界面過渡區部件，同時生成指定長寬高的長方體部件。插件可確保多面體、過渡區、試件三者之間不發生干涉且裝配合理，確保生成的模型導入有限元軟件后幾何合理有效。插件采用參數化建模的方式，可指定的參數有試件的尺寸、四種粒徑范圍、每種粒徑的投放個數、多面體的面數以及過渡區的厚度等參數。

在混凝土細觀數值模擬中，粗骨料的分布狀態對其力學性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機分布在混凝土試件內，而實際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會使得密度較大的粗骨料因重力作用發生沉降堆積。現有基于純隨機投放的算法難以真實反映這一物理過程，同時也難以實現工程中常見的較高粗骨料體積占比。

CAD隨機圓形骨料插件 V2.0 https://www.yqgqt.org.cn/post/1851750