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下載地址：abaqus三維筒體過渡網(wǎng)格劃分

本案例介紹通過CAD斷層掃描三維重建插件將混凝土切片掃描圖像在AutoCAD內(nèi)進行骨料及水泥砂漿基體的三維實體模型重建，并導入Abaqus CAE軟件內(nèi)分別建立Part部件，實現(xiàn)模型的裝配及網(wǎng)格劃分，后續(xù)可完成不同工況的混凝土細觀有限元模擬分析。

插件支持三維實體模型或二維平面殼模型。 插件支持設(shè)置任意多種材料分組，且可設(shè)置每組材料所占分區(qū)數(shù)量的比例。 需要注意插件僅完成空材料的隨機分區(qū)功能，并不會生成材料參數(shù)，材料屬性需要用戶自行設(shè)置。

Abaqus/Explicit：實體單元包括二維和三維的線性縮減積分單元，以及修正的二次 Tri 和 Tet 單元，但不存在二次完全積分實體單元。2.3 特定場景下的單元選擇針對不同的工程場景，三維實體單元的選擇策略也有所不同： 應(yīng)力集中問題：對于應(yīng)力集中問題，盡量不要使用線性縮減積分單元，可使用二次單元來提高精度。

對于一根三維實體梁，梁實際受到的外力是三維全局空間的，如果直接用全局坐標系下三維的力來求梁的受力分析，那么就需要對梁劃分為三維的體單元求解，網(wǎng)格數(shù)目和計算效率比較差，一種簡單方法是對那些細長的梁（Abaqus認為是細長比>8），此時可以用簡單的等效為線單元的形式來表達位移和外力的關(guān)系，這樣只要用一個線單元就可以表示這個三維實體梁了，大大簡化了求解矩陣。

博主簡潔版建議：在薄壁類分析中，如果采用三維實體單元，在 Abaqus/Standard中直接采用CSS8單元。與S4R對比情況S4R 單元是 Abaqus 中最常用的常規(guī)殼單元之一，為 4 節(jié)點減縮積分殼單元，基于經(jīng)典殼理論，適用于各類薄壁結(jié)構(gòu)的線性與非線性分析，尤其在大變形和接觸問題中表現(xiàn)穩(wěn)定。1.

8.0版本介紹：晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V8.09.0相比于8.0增添三項功能如下：1.

Abaqus 殼單元正是基于這一理論基礎(chǔ)，將三維問題簡化為二維分析，從而提高計算效率。 需要注意的是，Abaqus 殼單元并不要求殼的厚度必須小于其平面尺寸的 1/10。在高度細化的網(wǎng)格中，殼單元的厚度可能大于其平面尺寸，但這種情況并不推薦，此時連續(xù)體單元（實體單元）可能更適合。

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。

插件介紹AbyssFish – Random Polyhedron Aggregate 插件可在Abaqus軟件內(nèi)批量生成隨機分布的三維多面體骨料模型。插件可指定骨料分布的區(qū)域、三種尺寸的粒徑分布范圍、多面體面數(shù)、各尺寸骨料的數(shù)量等信息，同時可控制骨料間的最小間距及插件的運行時間控制。

插件介紹 AbyssFish Voronoi2D&3D 3D V3.0 插件可對Abaqus內(nèi)已進行網(wǎng)格劃分的部件（Part）生成Voronoi泰森多邊形區(qū)塊。插件可對任意形狀的二維或三維部件、任意特征（實體或殼）、任意單元形狀進行指派Voronoi晶格，可設(shè)置晶格數(shù)量等參數(shù)。

三維平面網(wǎng)格創(chuàng)建三維實體網(wǎng)格的生成是在二維平面網(wǎng)格的基礎(chǔ)上，沿著厚度方向進行坐標擴展實現(xiàn)的。層合板的每一層都需要上下兩個節(jié)點面，因此對于N層的層合板，需要生成N加1個節(jié)點層。三維節(jié)點的生成通過在二維節(jié)點坐標上增加第三維坐標分量來實現(xiàn)，厚度方向的坐標值由單層厚度和當前層數(shù)決定。

通過第模塊進行分區(qū)，利用Python使用abaqus默認的參數(shù)程序進行建模過程。根據(jù)模型周期對稱的特點，建立如下圖2所示的簡化模型進行分析。利用參數(shù)化建模有兩個關(guān)鍵點：其一，需要提前計算好幾何關(guān)鍵點的坐標，如圖3右圖所示；其二，需要使用旋轉(zhuǎn)切割的方式生成筆體鏤空的幾何特征。

通過定義縱橫分塊和尺寸，實現(xiàn)界面分區(qū)，組件放進去以后它們就會自動對齊、適應(yīng)分區(qū)大小，保證了界面的美觀性。本次界面整體設(shè)計為左右布局，左側(cè)放置參數(shù)定義和二維繪圖區(qū)，右側(cè)為三維繪圖區(qū)。 組件填充幾何參數(shù)和材料參數(shù)，用表格組件。鋪層數(shù)據(jù)，考慮到鋪層可能很多，我們直接通過導入指定路徑的txt文件實現(xiàn)。兩個繪圖窗口還是基礎(chǔ)的AXIS。

使用Rhino將三維掃描得到的網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為實體在常見的建模過程中，經(jīng)常通過三維掃描等方式得到獲得物體的點云，并通過掃描軟件的內(nèi)置算法生成網(wǎng)格。但在后續(xù)使用過程中，可能會需要將網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為實體模型。同時，掃描得到的點可能較為隨機，導致網(wǎng)格的質(zhì)量較差，因此常需要對網(wǎng)格做進一步處理。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD 隨機三維纖維V1.1插件建立隨機投放的圓柱體實體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導出為.iges格式文件備用。 將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內(nèi)。