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基于不同材料的單元映射算法，解決了多孔結(jié)構(gòu)這種復(fù)雜部件網(wǎng)格難以劃分的問(wèn)題，使得模型構(gòu)建更加簡(jiǎn)單，也極大降低了三維多孔結(jié)構(gòu)、孔隙介質(zhì)等模型模擬中的計(jì)算量。 說(shuō)明提醒插件可運(yùn)行在WindowsXP、7、8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2018~2023及以上版本。插件需要注冊(cè)，售價(jià)為單機(jī)許可的價(jià)格，購(gòu)買(mǎi)后請(qǐng)聯(lián)系QQ：1135122921獲取許可證。

可將生成的模型創(chuàng)建網(wǎng)格部件后刪除孔隙單元來(lái)實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)并進(jìn)行模擬分析。以下為多孔結(jié)構(gòu)的軸心受壓應(yīng)力及位移模擬結(jié)果。 適用版本 插件可運(yùn)行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。

多孔結(jié)構(gòu)由孔隙及固相所組成，在建筑結(jié)構(gòu)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，多孔材料的力學(xué)性能對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景至關(guān)重要。本案例采用CAD隨機(jī)球體插件專(zhuān)業(yè)版建立三維多孔結(jié)構(gòu)圓柱體模型，并將模型導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)進(jìn)行力學(xué)模擬，分析多孔材料在軸向壓力作用下的破壞特征。

三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動(dòng)路徑，提升能源存儲(chǔ)與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行滲流仿真模擬。

三維多孔結(jié)構(gòu)廣泛存在于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、土木工程等領(lǐng)域，如泡沫金屬、骨組織、過(guò)濾介質(zhì)等，通過(guò)ANSYS Workbench對(duì)三維多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬，是對(duì)其進(jìn)行性能分析的有效手段。

插件介紹CAD多孔結(jié)構(gòu)3D QSGS插件可用于在AutoCAD軟件內(nèi)生成三維多孔結(jié)構(gòu)模型，可用于數(shù)字巖心、多孔介質(zhì)、多孔結(jié)構(gòu)等方面的建模及模擬。 插件可指定模型的長(zhǎng)度、寬度、高度，可構(gòu)建任意幾何尺寸三維幾何模型。 多孔結(jié)構(gòu)建模基于四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)（QSGS）原理。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維梯度功能材料多孔結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)梯度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行軸心受壓力學(xué)仿真模擬。 三維梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導(dǎo)出為iges格式。

首先采用CT掃描獲取多孔圓柱試件的斷層掃描文件。 在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish CT2Model 3D V1.0插件對(duì)CT斷層掃描文件在Abaqus內(nèi)進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的三維重建。

幾何生成 采用CAD Voronoi3D插件在AutoCAD內(nèi)直接生成三維Voronoi，其計(jì)算參數(shù)如下： 模型生成后刪除晶格部件，并對(duì)晶粒進(jìn)行一步平滑處理： 新建外部圓柱體部件，并與晶粒進(jìn)行差集操作，形成多孔骨架支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)可查看各部分的體積（MASS命令），方便進(jìn)行孔隙率的計(jì)算。這里的晶粒也可用作卵石形狀集料的堆積模型。

多孔結(jié)構(gòu)板在減輕結(jié)構(gòu)重量、滿(mǎn)足吸聲功能等環(huán)境下應(yīng)用廣泛，本案例采用ANSYS Workbench對(duì)曲線(xiàn)邊界孔洞的隨機(jī)多孔板進(jìn)行軸心受拉力學(xué)分析。 隨機(jī)微穿孔板可采用CAD Voronoi插件構(gòu)建，三維模型構(gòu)建如下。

多孔球體結(jié)構(gòu)模型采用CAD三維Voronoi劃分插件參數(shù)化建模生成。 建模的詳細(xì)操作步驟為：建立球體后采用插件實(shí)現(xiàn)Voronoi劃分，對(duì)生成的晶粒進(jìn)行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進(jìn)行差集，實(shí)現(xiàn)多孔球結(jié)構(gòu)模型。

多孔結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于過(guò)濾、催化、能量吸收等領(lǐng)域。基于Voronoi圖的方法通過(guò)調(diào)整生成點(diǎn)的位置和密度，控制多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小和分布，可用于模擬自然界中的多孔介質(zhì)，如泡沫金屬、骨小梁等。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維多孔材料。

多孔結(jié)構(gòu)傳熱模擬涉及對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜的熱量傳遞過(guò)程進(jìn)行建模和分析，這類(lèi)模擬對(duì)于優(yōu)化材料設(shè)計(jì)、提高能源效率以及解決環(huán)境問(wèn)題等方面具有重要意義。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立全連通多孔結(jié)構(gòu)幾何模型，并將孔隙及基體劃分兩相材料，進(jìn)行多孔結(jié)構(gòu)的傳熱仿真模擬。

孔隙結(jié)構(gòu)在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%： 建模方法采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。

此項(xiàng)提出了一種新的兩步拓?fù)鋬?yōu)化框架來(lái)設(shè)計(jì)二維隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)。 在第一步中，基于順應(yīng)性最小化（或剛度最大化）進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，以獲得均勻的材料密度分布。在第二步中，開(kāi)發(fā)了一種新的去均質(zhì)方法，將均質(zhì)材料轉(zhuǎn)化為隨機(jī)多孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)幾個(gè)算例驗(yàn)證了該方法的有效性。由于采用隨機(jī)材料和相關(guān)的密度約束，與由固體材料制成的優(yōu)化結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)化的多孔結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更高的順應(yīng)性。

多孔/顆粒夾雜結(jié)構(gòu)采用CAD球體密堆積3D插件 V2.0生成，插件建立的球體顆粒堆積模型可更好的模擬實(shí)際工程中絕緣顆粒在重力作用下在電解質(zhì)中的分布情況，使得仿真結(jié)果更為準(zhǔn)確。 在AutoCAD內(nèi)將模型導(dǎo)出為sat格式后即可導(dǎo)入到COMSOL軟件內(nèi)。模型向?qū)е羞x擇三維鋰離子電池模塊瞬態(tài)研究。

泡沫金屬，亦稱(chēng)多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類(lèi)型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進(jìn)工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性?xún)?yōu)勢(shì)，形成了獨(dú)特的物理和力學(xué)性能，因而被廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構(gòu)建具有連通孔隙結(jié)構(gòu)特征的三維泡沫金屬模型。

下載地址：多孔固體結(jié)構(gòu)與性能第2版

多孔結(jié)構(gòu)模型采用單連通周期邊界多孔結(jié)構(gòu)2D軟件參數(shù)化生成，模型為png格式的圖片文件。 采用CAD圖像導(dǎo)入插件將多孔結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入到AutoCAD內(nèi)轉(zhuǎn)換為CAD文件。 將CAD文件進(jìn)行面域生成預(yù)處理后導(dǎo)出為iges格式文件，并導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)建立部件。