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三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。 在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看： RandomSphere3D V1 更新日志2021/01/20 V1.01、插件正式發布；2、可用于生成指定空間內的三維球體；3、已賦予所用部件空材料參數，可批量替換； 2021/01/28 V1.11、修復繪制完成不自動顯示bug；2、新增所在范圍內長方體部件及切割裝配

圖2.3 三維球體骨料填充模塊(長方體邊界)2.3.2 圓柱邊界球體骨料填充模塊 用于在圓柱邊界內填充球體骨料，支持指定球體骨料尺寸范圍，并可控制球體骨料間的最小間距。圖2.4 三維球體骨料填充模塊(圓柱邊界)2.3.3 雙層球體骨料填充模塊 用于在長方體邊界內填充雙層球體骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。

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。

CAD樣圖在購買插件前可查看下列插件生成的CAD三維球體及孔隙基體的樣圖，并可嘗試樣圖導入有限元軟件的情況，如無問題可購買。樣圖參數如下：三維隨機球體及孔隙材料樣圖CAD文件.rar

三維多孔結構廣泛存在于材料科學、生物醫學工程、土木工程等領域，如泡沫金屬、骨組織、過濾介質等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結構進行有限元模擬，是對其進行性能分析的有效手段。

本案例介紹在ABAQUS內建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細觀幾何建模。 圓柱體試件內的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內參數化建模生成。插件可設置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。

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。

模型構建1、CAD模型生成首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。

可控制球體之間及球體與長方體外表面之間的最小間距，以確保在有限元模擬時網格能夠劃分。 插件可設置球體的直徑、球體比例、及球體層數等信息，參數化建立三維模型。 球體直徑為最內部球體的直徑，不包含外側層。

在ANSYS Workbench內建立隨機球體及ITZ界面層混凝土細觀模型可采用CAD隨機球體顆粒&過渡區3D插件建模后將模型導入。 在插件內設置好模型參數后運行，插件會自動完成隨機球體、界面過渡區、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進行建模，將模型整體導出為IGES格式文件。

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。

2 三維球形骨料模型的生成 參數化建模允許研究者通過調整一系列參數來控制模型的特性，例如骨料的大小、級配、分布等。這種可控性使得研究者能夠靈活地模擬不同情況下的混凝土結構，更好地理解材料的行為。三維球體骨料模型的構建采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件。

插件介紹 CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內建立大小呈現梯度分布的球體及長方體孔隙三維模型。 功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結構材料建模。

插件介紹 CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件可在AutoCAD內建立圓柱體容器中的球體重力密堆積模型，模型包含球體、界面層、圓柱體部件，三維球體密堆積幾何模型可導入Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件進行后續的仿真模擬。

圖2.4 三維球體骨料填充模塊(圓柱邊界)2.3.3 雙層球體骨料填充模塊 用于在長方體邊界內填充雙層球體骨料，每一種尺寸骨料可帶一個偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。圖2.5 三維雙層球體骨料填充模塊2.4 梯度球體骨料填充模塊 用于在長方體邊界內梯度填充球體骨料，可控制球體骨料間的最小間距。

切割球體：使用構建的切割面對球體進行切割操作，并確保切割操作不會產生非凸的部分。 插件可通過控制切割面數目，根據用戶設定的面數，在三維球體上進行切割操作，從而生成具有不同面數的多面體骨料模型。

本案例通過CAD隨機球體顆粒&過渡區3D插件建立球體骨料及界面過渡區三維細觀混凝土模型，并將模型導入ABAQUS內，通過Concrete Damaged Plasticity Model，研究細觀混凝土在軸壓荷載下ITZ及水泥砂漿的損傷演化規律。