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插件介紹 Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三維具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的隨機(jī)球體骨料及骨料-水泥界面過渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。

混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區(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)。

在基于ABAQUS開展混凝土細(xì)觀力學(xué)模擬時(shí)，數(shù)字化重建技術(shù)是構(gòu)建能夠真實(shí)反映混凝土內(nèi)部多相結(jié)構(gòu)（如骨料、砂漿、界面過渡區(qū)ITZ及孔隙等）的關(guān)鍵前置步驟。

同時(shí)插件輸出模型中每個(gè)球體的半徑R、球心坐標(biāo)（x,y,z）、球體體積Vsphere、過渡區(qū)體積Vitz，該信息輸出到插件文件夾內(nèi)的SphereData.xlsx文件內(nèi)，用Excel軟件打開查看。使用中需注意每次繪圖該信息將進(jìn)行覆蓋，請(qǐng)及時(shí)備份保存。

3.3界面過渡區(qū)建模 界面過渡區(qū)ITZ（Interfacial Transition Zone）的模型構(gòu)建，可采用布爾運(yùn)算的方式實(shí)現(xiàn)。在骨料基礎(chǔ)上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的多面體部件，再與之前的多面體骨料做切割，即可生成其界面層。對(duì)于投放成功的骨料及過渡區(qū)，插件中采用數(shù)組記錄所有參數(shù)。模型完成后將三相材料分別導(dǎo)入到Abaqus軟件中。

提使用歷史變量H來代替方程中的，即 數(shù)值算例本節(jié)使用ABAQUS軟件編寫Fortran子程序?qū)崿F(xiàn)基于相場法的裂紋擴(kuò)展模型。對(duì)經(jīng)典的混凝土試件單軸受壓模擬進(jìn)行相場模擬，模型如圖 3所示，幾何尺寸100x 100mm。采用位移控制加載方案,平板底端固定,上端壓縮。其中,骨料強(qiáng)度大,混凝土破壞時(shí)一般骨料不會(huì)發(fā)生損傷,所以本文將骨料單元損傷本構(gòu)模型的斷裂能設(shè)定較大。

插件建立的圓柱容器內(nèi)多面體密堆積模型及界面層部件可導(dǎo)入到ABAQUS、COMSOL、ANSYS、LS-DYNA、HFSS等有限元仿真軟件中進(jìn)行幾何建模及后續(xù)模擬，如三維混凝土細(xì)觀模型中的多面體骨料及界面過渡區(qū)ITZ部件。

插件可設(shè)置界面層厚度參數(shù)，界面層可用于多邊形與試件基體之間的粘結(jié)界面過渡區(qū)（ITZ），界面層厚度應(yīng)大于0，且應(yīng)遠(yuǎn)小于最小多邊形的尺寸，也可將界面層厚度設(shè)置為0，實(shí)現(xiàn)多邊形外無界面層的模型。 為防止用戶在參數(shù)設(shè)置不合理（如多邊形總比例超過理論最大值上限）造成的程序死循環(huán)，插件內(nèi)置了迭代指數(shù)參數(shù)，當(dāng)投放到達(dá)設(shè)定的迭代指數(shù)時(shí)將自動(dòng)停止。