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

與一般的球體相交判別程序不同，插件采用更為精準(zhǔn)的凸多面體干涉判別程序，因此可達(dá)到更高的體積比。 插件可生成與多面體顆粒相適配的帶孔洞的圓柱體基體，以實現(xiàn)更快速的模型構(gòu)建。 說明提醒插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態(tài)，注冊請聯(lián)系QQ：1135122921。

3.1多面體骨料生成 單個凸多面體骨料的生成采用球體隨機切割算法，算法的基本原理為首先在球體表面隨機生成點位，通過點位的空間順序構(gòu)建切割面，對球體進行切割操作，以構(gòu)建單個凸多面體骨料模型。 隨機點位生成：在球體的表面隨機選擇點。通過在球坐標(biāo)系統(tǒng)中隨機選擇角度來實現(xiàn)，然后將其轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)。確保生成的點位分布相對均勻，以避免在后續(xù)步驟中產(chǎn)生過于復(fù)雜或不均勻的切割面。

基于python語言的隨機多面體顆粒代碼，ABAQUS直接生成，可調(diào)節(jié)尺寸大小，數(shù)量。

注意由于多面體的個別差異實際生成的面數(shù)與指定的面數(shù)可能會略有不同。 3、干涉判斷 插件執(zhí)行嚴(yán)格的干涉的判別，使得多面體之間不存在干涉情況。與一般的球體相交判別程序不同，插件采用更為精準(zhǔn)的凸多面體干涉判別程序，因此可達(dá)到更高的體積比，但也會耗費更多的計算時間。

這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現(xiàn)不同集配的混凝土隨機多面體骨料模型。 建模教程 首先采用CAD隨機多面體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。

第三步對正六面體模型進行隨機切割，切割過程中應(yīng)保證骨料模型為凸多邊形。 第四步取出所需的隨機多面體骨料模型。4.主要代碼 開發(fā)單個三維隨機骨料模型可先在ABAQUS/CAE中進行建模，然后參考rpy文件生成的python腳本，選擇所需的語句進行開發(fā)。

插件可指定生成的多面體面數(shù)及個數(shù)，用于生成多種形狀的多面體類型。注意在參數(shù)設(shè)置中，多面體“面數(shù)”不宜小于20，以避免出現(xiàn)AutoCAD無法構(gòu)建多面體的情況。

插件介紹CAD隨機多面體&過渡區(qū)插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機三維多面體及包裹多面體的界面過渡區(qū)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(qū)、試件三者之間不發(fā)生干涉且裝配合理，確保生成的模型導(dǎo)入有限元軟件后幾何合理有效。插件采用參數(shù)化建模的方式，可指定的參數(shù)有試件的尺寸、四種粒徑范圍、每種粒徑的投放個數(shù)、多面體的面數(shù)以及過渡區(qū)的厚度等參數(shù)。

投放跳過提示：當(dāng)指定的多面體面數(shù)過少時，可能會存在無法生成多面體實體的情況，這時程序會跳過當(dāng)前多面體的投放（但是多面體所在區(qū)域的干涉檢測會存在），可以適當(dāng)增加多面體的面數(shù)參數(shù)來避免該現(xiàn)象的發(fā)生。提示中的輸出序列為跳過的partAgg編號。建模教程 ?打開插件設(shè)置參數(shù)，點擊OK自動生成裝配體模型。 ?可在裝配中將骨料進行合并，方便批量操作。

and Engineering》期刊）4 多面體網(wǎng)格生成 從數(shù)學(xué)原理上來說，多面體網(wǎng)格是基于四面體網(wǎng)格生成的，無法直接基于光滑曲面生成。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2010文件） CAD多面體&過渡區(qū)密堆積3D樣圖.rar

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)上進一步提出多面隨機剖切算法,生成了隨機凸型多面體骨料模型。同時,采用干涉判別算法,分別對球形骨料和多面體骨料進行了投放試驗，形成包含骨料、砂漿、過渡區(qū)在內(nèi)的三相混凝土模型。多面體骨料投放算法采用嚴(yán)格的空間三角網(wǎng)格碰撞數(shù)學(xué)運算,且提高了骨料體積含量。通過重力堆積算法，模擬混凝土中骨料的排列和分布情況。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2010文件） CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D樣圖.rar

最終體網(wǎng)格生成階段采用Poly網(wǎng)格類型，在機翼表面10mm范圍內(nèi)生成多面體邊界層，邊界層區(qū)域使用棱柱層主導(dǎo)網(wǎng)格。 針對展弦比達(dá)8的細(xì)長機翼，開啟Aspect Ratio Control將最大長寬比限制在25以內(nèi)。

插件生成的模型之間均不會相交，可控制試件、多面體、纖維的尺寸、形狀、數(shù)量等參數(shù)；可實現(xiàn)鋼纖維混凝土等復(fù)合材料三維幾何模型參數(shù)化構(gòu)建，實體模型可導(dǎo)入LS-Dyna、ANSYS、HFSS、Workbench、COMSOL、ABAQUS等有限元軟件直接進行仿真模擬，也可導(dǎo)入Hypermesh、ANSA等CAE前處理工具進行劃分網(wǎng)格，或進行彎鉤纖維、多面體骨料的三維模型繪圖渲染，用于科研繪圖。

一些結(jié)果 這里展示一些用我們自己的代碼生成的正交網(wǎng)格結(jié)果。我們將結(jié)果轉(zhuǎn)化為多面體網(wǎng)格的 形式（即計算出每個網(wǎng)格單元中切割后的多面體，并將位于模型內(nèi)部的多面體放入一個列表 中），并將其輸出為 Paraview 可以打開的文件格式。為了更直觀的看到模型內(nèi)部單元的形 狀和分布，我用 Paraview 中的 clip filter 工具切掉了網(wǎng)格中的一些多面體單元。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2010文件），請下載V1.0版本鏈接內(nèi)的樣圖文件。

可對多面體骨料、ITZ、砂漿分別手動設(shè)置材料，也可采用EasyCDP插件快速生成混凝土損傷塑性材料后，再指派到砂漿及ITZ部件。 在裝配中將兩組多面體骨料、水泥砂漿、過渡區(qū)部件進行裝配，完成三維細(xì)觀混凝土模型的建模。