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本文介紹一種基于混凝土CT斷層掃描圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維混凝土細(xì)觀模型的建模方法，實(shí)現(xiàn)混凝土粗骨料及砂漿的三維重構(gòu)并對(duì)其采用塑性損傷模型（CDP）進(jìn)行有限元模擬。 首先采用X射線CT技術(shù)獲取混凝土的斷層掃描圖像數(shù)據(jù)。

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(wèn)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。

本案例采用CAD隨機(jī)球體插件專(zhuān)業(yè)版建立三維多孔結(jié)構(gòu)圓柱體模型，并將模型導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)進(jìn)行力學(xué)模擬，分析多孔材料在軸向壓力作用下的破壞特征。

上篇文章介紹了ABAQUS通過(guò)CT或切片數(shù)據(jù)重建混凝土多組分三維細(xì)觀模型。本案例介紹采用CDP材料對(duì)三維重建的混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行損傷斷裂數(shù)值模擬有限元分析。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維梯度功能材料多孔結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)梯度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行軸心受壓力學(xué)仿真模擬。 三維梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導(dǎo)出為iges格式。

基于<a href="/major/abaqus三維霍普金森桿的模擬1.背景道路等應(yīng)用巖石工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)性工程之一，是社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要支撐。然而，在開(kāi)挖過(guò)程中，變形、破壞等災(zāi)害嚴(yán)重影響了圍巖的穩(wěn)定性。通過(guò)研究巖石在3D應(yīng)力狀態(tài)下的變形規(guī)律，可以得到巷道的變形破壞機(jī)制，對(duì)于防災(zāi)和指導(dǎo)工程實(shí)施具有重要意義。

本案例基于ABAQUS AbyssFish CT2Model 3D V2.0插件，利用混凝土立方體試件的切片掃描圖像實(shí)現(xiàn)高精度有限元模型三維重建，精準(zhǔn)劃分骨料及水泥砂漿區(qū)域，構(gòu)建三維再生骨料混凝土細(xì)觀模型。施加單軸壓縮荷載，動(dòng)態(tài)追蹤再生混凝土的損傷演化過(guò)程，揭示裂紋的萌生及擴(kuò)展機(jī)制。

Caner Simsir等使用三維有限元軟件模擬了淬火過(guò)程，并且研究了考慮殘余應(yīng)力對(duì)軸對(duì)稱(chēng)零件熱處理過(guò)程數(shù)值計(jì)算的影響[3]。Fukumoto等[4]通過(guò)ABAQUS軟件對(duì)螺旋齒輪的滲碳和淬火過(guò)程的畸變進(jìn)行了研究。Lee等[5]研究了熱處理過(guò)程的力學(xué)性能變化，并使用ABAQUS軟件對(duì)HSLA鋼的熱處理過(guò)程進(jìn)行了有限元仿真。

Von Mises應(yīng)力 與二維情況類(lèi)似，三維模型的von Mises圖顯示，所有三種方法中的桿部應(yīng)力相似，僅在局部區(qū)域觀察到變化。 螺栓截面法的螺紋區(qū)域應(yīng)力圖與真實(shí)螺紋模擬的應(yīng)力圖非常匹配，MPC法的應(yīng)力曲線也有所不同。這驗(yàn)證了螺栓截面法達(dá)到接近真實(shí)螺紋模擬精度的結(jié)論。

螺栓的模擬在Abaqus也有幾種不同的處理方式。（1）建立三維實(shí)體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；（2）建立三維實(shí)體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；（3）建立三維實(shí)體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設(shè)置螺紋接觸；（4）利用梁?jiǎn)卧蛘邨U單元模擬螺栓。本次以梁?jiǎn)卧?em>模擬螺栓為例，簡(jiǎn)單闡述其應(yīng)用。

即使在可能的情況下，使用三維模型開(kāi)始螺紋連接模擬也是困難且耗時(shí)的。軸對(duì)稱(chēng)載荷很重要，很難通過(guò)接觸來(lái)解決，而螺紋連接的詳細(xì)檢查通常需要精細(xì)的網(wǎng)格。 由于加載的前幾個(gè)階段（如內(nèi)壓和軸向拔出）本質(zhì)上是軸對(duì)稱(chēng)的，并且導(dǎo)致非軸對(duì)稱(chēng)變形（如彎曲）的載荷發(fā)生在稍后，因此可以使用Mechanical APDL的2-D到3-D分析功能在分析的早期執(zhí)行更簡(jiǎn)單的2-D分析，隨后進(jìn)行一般的3-D分析。

插件介紹 AbyssFish CT2Model 3D V1.0 插件可將采用X射線等方法獲取的計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）圖像在Abaqus有限元軟件內(nèi)進(jìn)行三維重建，進(jìn)而高效獲取可供模擬分析的有限元模型。插件可用于醫(yī)學(xué)影像三維重構(gòu)、混凝土細(xì)觀三維重建、巖心數(shù)字化等領(lǐng)域的CT切片重建模型研究。

進(jìn)階內(nèi)容（需另付費(fèi)，有需要可聯(lián)系）（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預(yù)計(jì)時(shí)間2024年02月（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預(yù)計(jì)時(shí)間2024年03月3. 解決的問(wèn)題（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？（2）如何確定隔震模型的力學(xué)參數(shù)與隔震支座設(shè)計(jì)參數(shù)的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系？（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？

案例展示 ABAQUS基于CT斷層掃描的細(xì)觀混凝土三維重建數(shù)值模擬 https://www.yqgqt.org.cn/post/1947861 ABAQUS基于CT斷層掃描的三維圓柱體多孔結(jié)構(gòu)建模 https://www.yqgqt.org.cn