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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(guò)渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過(guò)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

<strong>插件簡(jiǎn)介</strong></p><p>Random Aggregate Modeling V1.0 是一款基于Python 3語(yǔ)言開發(fā)的ABAQUS插件，用于建立3D隨機(jī)骨料模型。

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(guò)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。 模擬案例 ABAQUS混凝土細(xì)觀模型受壓破壞結(jié)果展示。 適用版本 插件可運(yùn)行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus 6.14~2023版本。

混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機(jī)投放建立混凝土細(xì)觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過(guò)渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體&過(guò)渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時(shí)已將不同組分分圖層繪制，方便批量導(dǎo)出及后續(xù)的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導(dǎo)出為iges格式文件。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過(guò)渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的球體粗骨料、界面過(guò)渡區(qū)(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型，并將粗骨料、ITZ與水泥砂漿分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。 將導(dǎo)出的模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。

插件簡(jiǎn)介RandCylinder V1.0由可在圓柱試件內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)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(jī)投放、多孔材料模擬、泡沫結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的建模研究。功能說(shuō)明插件運(yùn)行后會(huì)在Abaqus軟件內(nèi)自動(dòng)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。

在三維混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化建模及模擬過(guò)程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來(lái)近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡(jiǎn)化為球形來(lái)進(jìn)行建模，而在混凝土中，骨料多為不規(guī)則的多面體形式，這就使得模型與實(shí)際產(chǎn)生一定的差異。 而在Abaqus建模過(guò)程中隨機(jī)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(diǎn)。

Max Running steps：最大投放次數(shù)，模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設(shè)置過(guò)小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的骨料百分比，應(yīng)根據(jù)骨料數(shù)量適當(dāng)調(diào)整。 適用版本 插件可運(yùn)行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。

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(guò)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(guò)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(guò)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。

混凝土的強(qiáng)度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機(jī)多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過(guò)渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細(xì)觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。

ABAQUS二維隨機(jī)多邊形骨料及界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）的混凝土細(xì)觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)機(jī)理。該模型能夠真實(shí)反映骨料隨機(jī)分布特征及ITZ對(duì)裂縫萌生與擴(kuò)展的影響，為準(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過(guò)程、預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對(duì)提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。

本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，建立隨機(jī)投放的三維球體骨料及圓柱體混凝土試件，基于損傷力學(xué)模型，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)軸心受壓試驗(yàn)，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。在Abaqus CAE軟件內(nèi)，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(xì)觀模型。

<p>內(nèi)含4種隨機(jī)投放模型：</p><p>1、基體為圓柱，隨機(jī)投放的兩種半徑范圍的實(shí)心顆粒</p><p>2、基體為圓柱，隨機(jī)投放空心有厚度球體，球體半徑固定</p><p>3、三維大小隨機(jī)、位置隨機(jī)球體投放，基體為四面體</p><p>4、隨機(jī)大小、位置、傾斜角的正六邊形（可設(shè)置倒角，不干涉）投放，基體為正四邊形</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">球體之間互不干涉

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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)渡區(qū)插件

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。

而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。

使用說(shuō)明插件采用點(diǎn)-線-面-體的三維幾何生成算法，以模擬多面體骨料的外形。算法自動(dòng)優(yōu)化骨料體型，防止骨料中出現(xiàn)極小面而影響后期的網(wǎng)格劃分。插件采取隨機(jī)投放方式，模擬骨料在混凝土內(nèi)的分布模型。隨機(jī)投放中進(jìn)行嚴(yán)格的骨料干涉判別，確保不存在骨料相交及骨料出界情況。同時(shí)插件可指定骨料最小間距參數(shù)，確保基體網(wǎng)格能有效劃分。