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插件介紹CAD長方形纖維插件2D版本可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成隨機(jī)分布的長方形纖維圖形，生成的dwg格式模型可用于模擬二維隨機(jī)分布的纖維復(fù)合材料、隨機(jī)初始裂縫等，同時模型可導(dǎo)入COMSOL、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元軟件內(nèi)進(jìn)行仿真分析計(jì)算。插件可指定纖維的分布范圍，通過設(shè)置寬度及高度參數(shù)，可指定在任意尺寸的長方體區(qū)域內(nèi)進(jìn)行纖維分布。

在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時插件會在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長方體基體。

功能介紹 CAD隨機(jī)纖維線3D中空圓柱分布插件，可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定數(shù)目、長度、角度的三維分布的纖維，纖維采用的是直線，生成的CAD文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS、LS-DYNA等有限元分析軟件內(nèi)，進(jìn)行梁單元等建立，用于模擬三維裂縫、纖維梁單元等，可用于巖石或混凝土的初始裂縫、纖維混凝土、纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域。

案例演示【二維顆粒細(xì)觀模型中嵌入纖維】細(xì)觀骨料模型由POLARIS_MesoConcrete插件生成，顆粒含量50%；在ZZ-Blank集合中嵌入2種纖維，左上角圖中纖維數(shù)量共計(jì)150個，且纖維之間不能相交；右上角中纖維之間能相交；左下角圖中纖維角度在30~60度之間隨機(jī)變化；右下角圖中纖維能相交，數(shù)量共計(jì)600個。

本文將介紹如何使用ANSYS軟件中的APDL（ANSYS Parametric Design Language）命令來實(shí)現(xiàn)這一需求，并通過一個簡單的平面案例來詳細(xì)解析操作步驟。一、問題概述與關(guān)鍵點(diǎn)在建模過程中，隨機(jī)生成加強(qiáng)骨料或缺陷孔隙的問題可以簡化為在指定區(qū)域內(nèi)隨機(jī)放置圖形的問題。這個過程需要考慮以下幾個關(guān)鍵點(diǎn)： 填充率：填充率是指生成的圖形占整個模型區(qū)域的比例。

本文檔使用 Ansys 材料設(shè)計(jì)器展示四種不同類型的微觀結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的宏觀尺度材料性能：隨機(jī)單向纖維結(jié)構(gòu)、體心立方顆粒結(jié)構(gòu)、金剛石晶格結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)。目標(biāo)理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀尺度材料性能之間的關(guān)系步驟案例1：隨機(jī)單向纖維（木材）1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個“材料設(shè)計(jì)器”組件。檢查單位。2. 定義材料。

作者：水哥ANSYS來源：本文源于ANSYS結(jié)構(gòu)院，上海安世亞太授權(quán)轉(zhuǎn)載 隨機(jī)分布在材料微觀力學(xué)分析中扮演著重要角色，例如混凝土骨料力學(xué)、新型材料纖維力學(xué)分析等內(nèi)容，提及隨機(jī)分布，更多的同學(xué)可能會聯(lián)想到采用第三方軟件如Matlab來生成，并導(dǎo)入ANSYS計(jì)算，其實(shí)ANSYS本身自帶隨機(jī)分布功能，只是功能略有限制。

模型說明插件建立的模型包含外側(cè)砂漿長方體基體，端彎鉤纖維，多面體骨料三部分，三部分分圖層繪圖，方便批量操作。模型可導(dǎo)入有限元軟件內(nèi)，實(shí)現(xiàn)三維纖維混凝土、鋼纖維、彎曲纖維、端鉤纖維、多面體骨料等模型的構(gòu)建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。

功能介紹CAD隨機(jī)纖維3D插件，可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定數(shù)目、長度、角度的三維分布的纖維，纖維采用的是直線，生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS等有限元分析軟件內(nèi)，用于模擬三維裂縫、纖維梁單元等，可用于巖石或混凝土的初始裂縫、纖維混凝土、纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域。

插件版本2.0二、纖維生成算法此插件核心之一在于如何生成不相交的纖維，因此選擇選用解析幾何方法對隨機(jī)生成的纖維是否與已經(jīng)生成的纖維進(jìn)行相交判斷，不相交的判斷算法如下，首先生成的纖維可以看做空間線段，當(dāng)每條線段之間的最短距離均大于纖維直徑時，此時纖維的位置視為均不相交,由此進(jìn)行判斷纖維是否相交；核心之二在于,如何保證纖維的體積含量，由于隨機(jī)生成的纖維需要切割，切割后纖維的體積含量很難計(jì)算

插件生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS等有限元分析軟件內(nèi)，用于模擬纖維混凝土、鋼纖維、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。</p><p><strong>插件界面</strong></p><p>CAD_隨機(jī)三維纖維插件界面如下圖所示，可指定纖維生成的（x,y,z）范圍，纖維與基體邊界不相交。同時可控制纖維之間的相交性及纖維的整體性。

CAD隨機(jī)纖維2D插件用于在AutoCAD內(nèi)生成隨機(jī)直線，可用于導(dǎo)入comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等軟件內(nèi)進(jìn)行纖維模型、線性梁單元、隨機(jī)裂縫、裂紋等方面的建模。插件可控制生成的隨機(jī)線分布區(qū)域、線條數(shù)目、線條長度范圍、線條走向角度等信息。同時可控制線條之間是否會相交以及線條間的最小間距信息，以滿足有限元網(wǎng)格劃分的要求。

功能介紹可用于在AutoCAD內(nèi)生成指定纖維長度范圍、指定角度的隨機(jī)纖維分布圖。也可定義纖維的相交性、數(shù)目等控制信息。生成的dwg文件可導(dǎo)入到comsol、abaqus、ansys等有限元軟件，用于模擬纖維復(fù)合材料或材料的原始裂縫等方面。注意CAD內(nèi)生成的纖維為一維的線。

因此，本文對非均質(zhì)纖維混凝土模型分別進(jìn)行了四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格劃分的對比，并對該類網(wǎng)格劃分問題的步驟進(jìn)行闡述。</p><p class="ql-align-justify">步驟一：采用Python、Fortran、APDL等編程語言生成隨機(jī)骨料及纖維，判定骨料與骨料之間，纖維與纖維之間，纖維與骨料之間互不侵入。基于此，生成骨料半徑、中心坐標(biāo)，纖維起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的坐標(biāo)。

3 仿真結(jié)果分析3.1 整體纖維分布圖 6 顯示了纖維顆粒在仿真開始后不同時間段在流場中的運(yùn)動過程，其中顆粒的顏色代表顆粒移動速度。初始時刻，壓力作用在流場進(jìn)口面，并且該面上隨機(jī)生成纖維。在 t=0.3 s 時，流場入口處已隨機(jī)生成部分纖維，纖維的軸向在空間內(nèi)隨機(jī)朝向。在 t=0.7 s 時，流場中的纖維分布已略微呈現(xiàn)出“倒三角”的形狀，管道中間的纖維下落較壁面附近的纖維快。

通過干涉檢測算法，在較高體積分?jǐn)?shù)條件下仍能保持一定的生成成功率。 圖 3. 沿X方向連續(xù)纖維分布（左圖）和隨機(jī)方向連續(xù)纖維分布（右圖）周期性單胞三、布爾運(yùn)算的容差處理 針對ACIS引擎在絕對平行條件下布爾運(yùn)算易失敗的問題，程序中引入了非穩(wěn)態(tài)判定與自適應(yīng)微擾機(jī)制。

ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機(jī)、水平、垂直、特定取向度） 亮點(diǎn)：纖維的隨機(jī)分布角度對纖維混合基體整體性能的影響 開展帶預(yù)制裂縫的隨機(jī)亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點(diǎn)彎曲靜載斷裂試驗(yàn)。

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、每種粒徑的投放個數(shù)、多面體的面數(shù)以及過渡區(qū)的厚度等參數(shù)。