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ABAQUS三維多面體骨料密堆積建模通過重力堆積算法構建混凝土細觀結構，克服了傳統隨機分布模型與實際骨料沉降行為的偏差，更精準反映骨料在混凝土中的分布特征，可實現高骨料占比下的力學響應模擬，為混凝土損傷機理研究、材料參數標定及多尺度耦合分析提供可靠依據。本案例介紹在ABAQUS內建立三維混凝土多面體骨料重力密堆積模型。

在混凝土細觀數值模擬中，粗骨料的分布狀態對其力學性能具有顯著影響。以往研究多采用蒙特卡羅算法將粗骨料隨機分布在混凝土試件內，而實際工程中混凝土試件在澆筑完成后的振搗操作會使得密度較大的粗骨料因重力作用發生沉降堆積。現有基于純隨機投放的算法難以真實反映這一物理過程，同時也難以實現工程中常見的較高粗骨料體積占比。

模型中骨料按粒徑劃分為三個組別，并通過堆積算法實現高填充率的隨機密堆積排布，同時在每顆骨料外圍自動生成可設置厚度的ITZ層。插件分別對不同粒徑范圍的骨料、對應的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續材料賦值與處理分析。 利用AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿三類幾何部件分別導出為IGES格式文件。

本案例介紹在COMSOL內建立多邊形骨料堆積混凝土細觀模型，并對水化熱產生后的傳熱及溫度變化進行仿真模擬。 骨料堆積混凝土細觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內置動力學算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。

三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復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代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

界面過渡區（ITZ）作為骨料與水泥基體間的薄弱相，顯著影響混凝土的力學行為與耐久性。在ABAQUS中構建含界面過渡區的多面體骨料密堆積3D模型，能夠真實反映混凝土細觀非均質特性，精確模擬骨料形態、分布及界面行為對材料性能的影響機制。該研究為揭示混凝土損傷演化規律提供理論支撐，對優化配合比設計、提升結構耐久性具有重要學術價值與工程應用前景。

三維混凝土細觀模型基于CAD多面體&過渡區密堆積3D插件構建，其中不同粒徑分組的骨料及界面過渡區（ITZ）均按圖層分組設置，同一模型中可批量配置七種不同材料相。

主界面</strong></p><p>主界面用于設置隨機骨料模型的主要參數，具體如下：</p><p>Model：指定創建的新部件位于ABAQUS中哪個模型。</p><p>Part：指定所要創建的新部件名稱。</p><p>Container：隨機骨料模型的外形，簡稱容器，分為長方體（Cuboid）和圓柱體（Cylinder）兩種。

基于CAD骨料隨機投放插件，生成隨機多面體骨料，可以定義四種骨料粒徑范圍，定義四種骨料界面過渡區厚度，將每種骨料及其界面過渡區單獨封裝進不同圖層，對于后續材料的定義提供便利，具有CAD接口的有限元軟件均可使用，所有骨料均執行干涉檢查，基體均已扣除骨料占據部分體積，插件下方可直接讀取各項體積，是一款非常實用的小插件

插件下載 CAD隨機多面體3D插件 模型樣圖 隨機多面體骨料_AbyssFish.rar

方法二：將顆粒增強復合材料中的增強材料（骨料）假設為圓形、橢圓形或正多面體顆粒；該模型可考慮骨料的含量、隨機分布和級配，但是由于骨料的形狀為固定形狀（與實際相差太遠），無法體現不同骨料之間的形狀特點的隨機性。 方法三：將顆粒增強復合材料中的骨料結構考慮為隨機多面體，該模型可較好的考慮骨料的含量、隨機分布、級配和骨料形狀的隨機性。

在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機多面體&過渡區3D V1.0插件建立隨機投放的多面體骨料、界面過渡區(ITZ)部件及水泥砂漿基體三維模型。插件在建模時已將不同組分分圖層繪制，方便批量導出及后續的材料指定。這里將砂漿、ITZ、不同粒徑的骨料分別導出為iges格式文件。

模型采用隨機投放算法，達到設定的時間后停止投放，并生成模型。此參數若設置過小可能會達不到設定的比例，應根據骨料及孔隙比例適當調整。 模擬案例 ABAQUS混凝土細觀模型受壓破壞結果展示。 適用版本 插件可運行在Windows10、11系統上，支持Abaqus 6.14~2023版本。

隨機多面體骨料3D模型的建立可采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內參數化建模后導入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實現不同級配的混凝土細觀模型；可設置每組粒徑的骨料數量，以實現不同的骨料比例；可設置多面體的面數，以匹配不同的骨料外形。

可見隨著多邊形階數增加，根據小編提供的建模方法建模得到的隨機多邊形骨料模型趨于圓。6. 二維隨機多邊形骨料模型 成功開發單個骨料模型后，我們可以根據骨料級配生成一系列的單個隨機多邊形骨料模型，并存儲于骨料模型庫。通過隨機選取骨料模型庫中的骨料模型，將其隨機分布于基體內，即可得到含隨機多邊形骨料的二維復合材料模型。

這里再放一張賦值不同材料后的模型：插件下載CAD隨機多面體3D插件模型樣圖隨機多面體骨料_AbyssFish.rar

混凝土在細觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區（ITZ）組成，在Abaqus內基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構關系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態。

再生混凝土力學性能受再生骨料比例、強度等多方面影響，通過有限元方法對再生骨料混凝土模擬對評估混凝土抗壓強度有重要意義。本案例通過CAD隨機多面體3D插件建立隨機分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導入ABAQUS內，通過對再生骨料及普通骨料的設置，進行再生混凝土的軸壓力學研究。

在ANSYS Workbench內建立隨機圓形骨料混凝土細觀模型可采用CAD隨機圓形骨料插件V2.0實現，在插件內設置模型參數，運行即可自動在Auto CAD內完成模型草圖繪制。插件可支持設置骨料粒徑滿足截斷正態分布等分布模式，可控制骨料比例、間距，以滿足不同的級配要求，以及設定界面過渡區有無及厚度。