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作者：水哥ANSYS來源：本文源于ANSYS結構院，上海安世亞太授權轉載 隨機分布在材料微觀力學分析中扮演著重要角色，例如混凝土骨料力學、新型材料纖維力學分析等內容，提及隨機分布，更多的同學可能會聯想到采用第三方軟件如Matlab來生成，并導入ANSYS計算，其實ANSYS本身自帶隨機分布功能，只是功能略有限制。

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長方形纖維插件2D版本可用于在AutoCAD軟件內生成隨機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分布的纖維復合材料、隨機初始裂縫等，同時模型可導入COMSOL、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元軟件內進行仿真分析計算。插件可指定纖維的分布范圍，通過設置寬度及高度參數，可指定在任意尺寸的長方體區域內進行纖維分布。

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

Weibull分布的分布密度函數為：對應隨機變量u的期望和方差為：通過控制均質參數m和均值u0可以使材料屬性落在特定的區間內，如圖1圖2所示。圖1 均質度變化圖2 均值變化材料屬性Weibull分布通常有遍歷法和區間法等方法實現，遍歷法考慮各個單元材料屬性的隨機性，依定義的隨機分布方式對各個單元隨機生成參數值。

因此，在定義儲層材料屬性時，以彈性模量為例，在定義儲層屬性時，可以通過定義隨機分布函數，結合數學運算，來表征彈性模量隨機分布的儲層。

摘要 對于具有許多參數的系統，可以通過在給定邊界內隨機改變參數來研究公差。VirtualLab Fusion提供了各種隨機分布來幫助光學工程師完成這項任務。在參數運行文檔中，用戶可以指定參數為均勻、正態或非對稱正態分布。

功能介紹 CAD隨機纖維線3D中空圓柱分布插件，可用于在AutoCAD軟件內生成指定數目、長度、角度的三維分布的纖維，纖維采用的是直線，生成的CAD文件可導入到Comsol、Abaqus、ANSYS、LS-DYNA等有限元分析軟件內，進行梁單元等建立，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、纖維復合材料等領域。

顯示的選項和屬性取決于活動*文檔的類型(例如，數據陣列、光學設置等)。 *活動文檔是用戶點擊的最后一個文檔。分布預覽 均勻分布對于Uniform Distribution，參數范圍內的所有值被隨機函數選中的概率相同。

這些sigma范圍可以幫助工程師評估結構在隨機振動環境下的可靠性和安全性。通過了解結果的概率分布特征，工程師可以更好地設計和優化結構以滿足性能要求。

對于具有許多參數的系統，可以通過在給定邊界內隨機改變參數來研究公差。VirtualLab Fusion提供了各種隨機分布來幫助光學工程師完成這項任務。在參數運行文檔中，用戶可以指定參數為均勻、正態或非對稱正態分布。

插件采用嚴格的多邊形干涉判別算法，相較于傳統的外接圓形相交判別可實現更高的多邊形占比，及生成更為合理的多邊形分布；插件具有精美的UI界面及生成進度提示條，可直觀查看建模狀態；生成的CAD隨機多邊形模型可快速導入COMSOL、ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件內，用于混凝土細觀模型、隨機多邊形顆粒分布的力學、滲流、傳熱等多領域有限元仿真模擬分析。

在ANSYS Workbench內選擇幾何結構-導入幾何模型，選擇保存的IGES文件并導入，通過SpaceClaim打開，可對不同圖層內容進行批量管理并賦值材料屬性。 打開模型，可對混凝土細觀模型進行有限元仿真模擬。

插件介紹 CAD隨機球體插件專業版可用于在AutoCAD內建立隨機分布的球體三維模型。 模型說明 模型尺寸中長度、寬度、高度：設定隨機球體生成的長方體區域，及生成的長方體部件尺寸。 建模控制中球體內包參數為限定球體是否會穿過模型的邊界。

不確定性在工程結構和產品中普遍存在，幾乎所有的系統都有自然的隨機變化的屬性。比如設計和建造工程結構或產品，會受到各種參數不確定性因素的影響。如材料的屬性參數會在一定范圍內變化，零部件的形狀、尺寸由于制造公差將在一定范圍內隨機分布，零件的裝配存在位置公差等。

模型說明插件采用部件（Part）裝配方式，分別建立隨機分布的球體及帶有孔洞的長方體部件，并進行模型裝配。 插件建立的模型中每個球體為一個獨立的部件，且插件已對所有球體進行空材料的指派，用戶可批量更改球體的截面屬性。

光線的隨機性是通過每條光線的分布、設置的光線方向、能量和波長決定的。這種模擬光線的方法稱為“蒙特卡羅(Monte-Carlo)”模擬，即光線是隨機分布的。一束光線中只包含整個光源的一部分信息，如果我們沒有使用足夠的光線進行分析就會導致結果不準確。為了提高信噪比，我們需要提高分析光線的數量。使用多核CPU和GPU可以提高計算速度。

這將使 OpticStudio 在布局圖中隨機選擇光線顯示： 對于隨機光線需要注意的是，我們必須在內存中保存所有光源文件中的光線，因此較大的光源文件對內存的要求較高。當我們運行光線追跡后，光源的空間分布和角分布如下圖所示： 該數據文件相比徑向光源擁有更多更細節的空間分布和角分布信息。

不確定性在工程結構和產品中普遍存在，幾乎所有的系統都有自然的隨機變化的屬性。比如設計和建造工程結構或產品，會受到各種參數不確定性因素的影響。如材料的屬性參數會在一定范圍內變化，零部件的形狀、尺寸由于制造公差將在一定范圍內隨機分布，零件的裝配存在位置公差等。

不確定性在工程結構和產品中普遍存在，幾乎所有的系統都有自然的隨機變化的屬性。比如設計和建造工程結構或產品，會受到各種參數不確定性因素的影響。如材料的屬性參數會在一定范圍內變化，零部件的形狀、尺寸由于制造公差將在一定范圍內隨機分布，零件的裝配存在位置公差等。