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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(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(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

模型實例以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。研究進展在Abaqus內(nèi)建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。

針對混凝土材料的細觀力學(xué)分析可建立其宏觀力學(xué)行為與細觀組分的關(guān)系，進而改進混凝土宏觀唯象理論的不足，推進混凝土細觀仿真的發(fā)展，解決試驗條件限制及資源浪費。本案例在ABAQUS軟件內(nèi)，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(xué)模型，進行準(zhǔn)靜態(tài)軸心受壓試驗，研究混凝土圓柱試件的裂縫開展。

研究進展通過ANSYS進行混凝土細觀模型的構(gòu)建是進行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內(nèi)構(gòu)建混凝土細觀模型是分析的前提?，F(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進行隨機混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應(yīng)具有一定的程序設(shè)計能力。為了方便快捷的構(gòu)建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實現(xiàn)無編程構(gòu)建混凝土隨機骨料。

本案例通過CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建立球體骨料及界面過渡區(qū)三維細觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，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(guī)律。

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

在ANSYS Workbench內(nèi)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(qū)3D插件建模后將模型導(dǎo)入。 在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運行，插件會自動完成隨機球體、界面過渡區(qū)、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(dǎo)出為IGES格式文件。

在三維混凝土細觀的有限元模擬中，混凝土細觀幾何模型的建立是仿真前提，也是其難點。在ANSYS內(nèi)高效的建立三維幾何模型以匹配混凝土中多面體骨料的外形、分布、級配等參數(shù)，是三維混凝土細觀有限元仿真模擬的關(guān)鍵。

由于骨料形態(tài)的復(fù)雜性和空間分布的隨機性，建立一個能反映混凝土實際骨料級配、含量及其形態(tài)的隨機骨料模型并進行有限元分析，是深入解釋混凝土損傷機理的關(guān)鍵，也為研究混凝土性能提升提供了高效的方向指導(dǎo)。本文通過使用CAD插件實現(xiàn)Abaqus的模型構(gòu)建，建立包含球形、凸型多面體（碎石）骨料，并考慮了界面層的三維混凝土細觀隨機模型，并對骨料的空間分布進行探討。

在混凝土結(jié)構(gòu)中，粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）是決定混凝土承受荷載能力的關(guān)鍵因素之一,研究表明，混凝土在承受外力時的破壞主要發(fā)生在界面過渡區(qū)的損傷。本案例介紹通過CAD隨機多面體&過渡區(qū)3D插件建立隨機分布的三維多面體骨料及界面過渡區(qū)細觀混凝土模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)進行多相材料的指定。

混凝土模型三維混凝土細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觀模型。

插件介紹AbyssFish_RandomSphere3D V2.0 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化生成隨機分布的球體部件及與之適配的多孔長方體部件。插件可用于構(gòu)建球體骨料混凝土細觀、隨機彈丸、泡沫混凝土、多孔結(jié)構(gòu)模型等，可設(shè)置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。

第一部分查看： 基于CAD-Abaqus的混凝土三維細觀模型建立(一) https://www.yqgqt.org.cn/post/1931155 3 隨機凸多面體骨料模型的生成 在力學(xué)上，凸多面體幾何結(jié)構(gòu)具備更好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，因此常見的混凝土中，粗骨料形態(tài)也多呈現(xiàn)為三維凸多面體形。

1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：2、ANSYS球形試件隨機模型：3、ANSYS隨機裂縫巖石節(jié)理裂隙建模插件：CAD隨機幾何3D插件

模型說明 插件采用材料映射單元的方式，將不同相材料賦值到網(wǎng)格單元，實現(xiàn)三維混凝土細觀有限元模型。 插件建立的模型中包含5個Set，從1~5分別對應(yīng)水泥基體、大粒徑骨料、小粒徑骨料、孔隙、界面過渡區(qū)。

ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構(gòu)建混凝土細觀結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)隨機分布模型與實際骨料沉降行為的偏差，更精準(zhǔn)反映骨料在混凝土中的分布特征，可實現(xiàn)高骨料占比下的力學(xué)響應(yīng)模擬，為混凝土損傷機理研究、材料參數(shù)標(biāo)定及多尺度耦合分析提供可靠依據(jù)。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。