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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渡區(qū)厚度，將每種骨料及其界面過渡區(qū)單獨(dú)封裝進(jìn)不同圖層，對于后續(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

<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

在三維混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建過程中，為了簡化建模及模擬過程多采用二維模型，如采用圓形或多邊形來近似取代混凝土內(nèi)的粗骨料，部分學(xué)者采用的三維模型較多是把骨料簡化為球形來進(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)。

模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。ANSYS隨機(jī)多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見的球體干涉，本程序可達(dá)到更好的隨機(jī)度，以實(shí)現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。

使用說明插件采用點(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。

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。

隨機(jī)凸多面體模型的構(gòu)建采用CAD_隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D插件。插件采用球體隨機(jī)切割方法，實(shí)現(xiàn)任意面數(shù)的多面體（碎石）骨料模型構(gòu)建算法；采用空間三角網(wǎng)格碰撞算法，實(shí)現(xiàn)多面體的無干涉投放。插件詳情可查看公眾號【淵魚科技】。

插件介紹CAD隨機(jī)多面體_圓柱試件3D插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機(jī)三維多面體及外側(cè)圓柱體試件。插件可確保多面體之間不發(fā)生干涉，且多面體與外側(cè)圓柱體試件之間保持適配關(guān)系，確保生成的模型導(dǎo)入有限元軟件后幾何合理有效。本插件主要可應(yīng)用于三維混凝土細(xì)觀模型、隨機(jī)骨料、圓柱試件混凝土細(xì)觀模擬等方面。

插件介紹CAD隨機(jī)多面體&過渡區(qū)插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機(jī)三維多面體及包裹多面體的界面過渡區(qū)部件，同時(shí)生成指定長寬高的長方體部件。插件可確保多面體、過渡區(qū)、試件三者之間不發(fā)生干涉且裝配合理，確保生成的模型導(dǎo)入有限元軟件后幾何合理有效。插件采用參數(shù)化建模的方式，可指定的參數(shù)有試件的尺寸、四種粒徑范圍、每種粒徑的投放個(gè)數(shù)、多面體的面數(shù)以及過渡區(qū)的厚度等參數(shù)。

1 引言 本文運(yùn)用CAD插件進(jìn)行模型建立，并將模型導(dǎo)入Abaqus內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)骨料模型建模，極大地簡化了混凝土細(xì)觀力學(xué)研究的工作量。結(jié)合了參數(shù)化建模的思想，提出球形骨料生成算法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出多面隨機(jī)剖切算法,生成了隨機(jī)凸型多面體骨料模型。同時(shí),采用干涉判別算法,分別對球形骨料和多面體骨料進(jìn)行了投放試驗(yàn)，形成包含骨料、砂漿、過渡區(qū)在內(nèi)的三相混凝土模型。

</p><p>骨料投放算法的主要原理：首先把骨料全部投放到容器中，允許骨料重疊；將骨料間的重疊視為擠壓彈性變形，根據(jù)骨料間的刺入深度向量計(jì)算出骨料間的排斥力和彈性勢能；按骨料所受排斥力合力的方向移動骨料，逐步更新整個(gè)骨料模型的空間結(jié)構(gòu)，直至骨料間的重疊完全消失。

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)置過小可能會達(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。

也可導(dǎo)入到SolidWorks等其他建模軟件或進(jìn)行多面體顆粒、多邊形骨料的科研論文繪圖。 功能介紹 1、集配分布 插件可指定生成三種粒徑分布范圍，同時(shí)可控制每種粒徑范圍的多面體顆粒的個(gè)數(shù)，具有基本的顆粒粒徑大小及集配控制功能。 2、面數(shù)控制 插件可控制每種粒徑范圍內(nèi)的多面體面數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同類型的多面體骨料的投放。

插件簡介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。功能說明插件運(yùn)行后會在Abaqus軟件內(nèi)自動建立好裝配體，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。

首先，我們可以使用APDL編寫一個(gè)循環(huán)來不斷生成隨機(jī)的圓心坐標(biāo)和半徑，直到達(dá)到設(shè)定的填充率為止。在每次生成圓形時(shí)，都需要檢查是否與已生成的圓形發(fā)生干涉。如果有干涉，則需要重新生成新的圓形。最后，將生成的模型導(dǎo)出為所需的格式進(jìn)行后續(xù)的模擬和分析。通過這種方法，我們可以有效地在材料內(nèi)部隨機(jī)生成加強(qiáng)骨料或缺陷孔隙等結(jié)構(gòu)，為更準(zhǔn)確地模擬材料的真實(shí)行為提供有力支持。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D V1.0插件建立隨機(jī)投放的多面體骨料、界面過渡區(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。

隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀COMSOL模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ABAQUS模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ANSYS Workbench模型： 使用須知 1、插件使用需注冊，售價(jià)為單機(jī)許可價(jià)格； 2、插件兼容Windows