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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、過濾介質(zhì)等，通過ANSYS Workbench對三維多孔結(jié)構(gòu)進行有限元模擬，是對其進行性能分析的有效手段。

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)格難以劃分的問題，使得模型構(gòu)建更加簡單，也極大降低了三維多孔結(jié)構(gòu)、孔隙介質(zhì)等模型模擬中的計算量。 說明提醒插件可運行在WindowsXP、7、8、10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2018~2023及以上版本。插件需要注冊，售價為單機許可的價格，購買后請聯(lián)系QQ：1135122921獲取許可證。

模型展示 插件可基于隨機生長四參數(shù)法生成具有周期性邊界條件（Periodic Boundary Condition，PBC）的代表性體積單元（Representative Volume Elementary，RVE）模型等。 可將生成的模型創(chuàng)建網(wǎng)格部件后刪除孔隙單元來實現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)并進行模擬分析。

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)性能對其應(yīng)用場景至關(guān)重要。本案例采用CAD隨機球體插件專業(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。

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，并對梯度結(jié)構(gòu)模型進行軸心受壓力學(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。

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)控流動路徑，提升能源存儲與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計提供關(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，并進行滲流仿真模擬。

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。 建模的詳細操作步驟為：建立球體后采用插件實現(xiàn)Voronoi劃分，對生成的晶粒進行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進行差集，實現(xiàn)多孔球結(jié)構(gòu)模型。

多孔結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于過濾、催化、能量吸收等領(lǐng)域。基于Voronoi圖的方法通過調(diào)整生成點的位置和密度，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。

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CT斷層掃描文件在Abaqus內(nèi)進行多孔結(jié)構(gòu)的三維重建。

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分布，生成符合規(guī)定比例的隨機孔洞。模型采用CAD隨機孔隙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)。

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

泡沫金屬，亦稱多孔金屬，涵蓋了如泡沫鋁、泡沫鎳及泡沫鈦等多種類型，是一種具備三維連通孔隙結(jié)構(gòu)的先進工程材料。該材料融合了金屬與泡沫材料的特性優(yōu)勢，形成了獨特的物理和力學(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。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機圓形多孔結(jié)構(gòu)模型可采用CAD隨機圓形骨料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CAD多孔結(jié)構(gòu)模型的建立，將模型生成面域并導(dǎo)出為IGES格式文件。

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)隨機生長（QSGS）原理。

本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立任意形狀的三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)實體模型。 三維模型需要在AutoCAD內(nèi)建立，并通過CAD三維模型Voronoi劃分插件進行晶格劃分。

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

如下圖所示，清理掉不需要的圖層內(nèi)容后，在AutoCAD內(nèi)建立多孔板的二維面域模型。 可在CAD內(nèi)通過拉伸的方式將模型拉伸為三維多孔板，將生成的多孔板模型導(dǎo)出為iges格式文件。

這樣可以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。使用 COMSOL Multiphysics? 分析新穎的多孔彈性超材料為了研究新穎的多孔彈性超材料的結(jié)構(gòu)細節(jié)，研究人員選擇使用 COMSOL Multiphysics? 軟件。當被問及數(shù)值建模方法的優(yōu)勢時，研究小組的成員 Jingyuan Qu 提到了求解方程的便利性。超材料模型是一個單晶胞。

這樣可以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。使用 COMSOL Multiphysics? 分析新穎的多孔彈性超材料為了研究新穎的多孔彈性超材料的結(jié)構(gòu)細節(jié)，研究人員選擇使用 COMSOL Multiphysics? 軟件。當被問及數(shù)值建模方法的優(yōu)勢時，研究小組的成員 Jingyuan Qu 提到了求解方程的便利性。超材料模型是一個單晶胞。