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在ABAQUS內(nèi)建立隨機球體顆粒的重力密堆積模型，可以模擬自然界中顆粒物質在重力作用下的自然堆積情況，進而對模型進行其他方面的模擬研究。本案例介紹如何在ABAQUS內(nèi)建立球體密堆積模型。 首先采用CAD球體密堆積3D插件V2.0版本，在CAD內(nèi)建立堆積的球體及外側基體模型。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立球體重力密堆積三維模型，模型采用圓柱體試件，包含界面過渡區(qū)ITZ部件，可用于超高骨料占比的混凝土細觀幾何建模。 圓柱體試件內(nèi)的球體密堆積及ITZ等部件采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D插件在AutoCAD軟件內(nèi)參數(shù)化建模生成。插件可設置三組粒徑范圍的球體顆粒，并可指定每組粒徑的占比。

插件介紹 CAD多層球體插件可在AutoCAD內(nèi)建立隨機分布且不相交的球體及0~4層球體模型，模型可導入COMSOL、Abaqus CAE、ANSYS Workbench、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件內(nèi)進行仿真分析計算，或通過Hypermesh等網(wǎng)格劃分軟件劃分網(wǎng)格，以及進行三維科研繪圖渲染等。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立具備連通孔隙結構的三維泡沫金屬結構模型。 泡沫金屬通過CAD球體密堆積3D插件V2.0版本建立，其中的球體最小間距參數(shù)應設置為負數(shù)，以確保生成的模型中的孔隙具備連通性。 為達到泡沫金屬孔隙穿過邊界的效果，需要截取模型的內(nèi)部區(qū)域。

在x–z平面中設置適當?shù)膶ΨQ邊界條件，對裝甲板僅截取一半進行建模即可。模型如圖2.1.3–1所示。為了方便查看，對整個球體（彈丸）進行了建模。模型中共有17094個自由度。 由于板的網(wǎng)格單元將會逐漸失效并從模型中刪除，板內(nèi)部的網(wǎng)格節(jié)點將暴露而與剛性球體（彈丸）的表面接觸。

當球體內(nèi)包打開時，所有球體均位于長方體部件內(nèi)部，與長方體邊界不相交；當球體內(nèi)包關閉時，球體可跨越長方體邊界。 最小間距參數(shù)為控制球體之間可能存在的最小距離，間距指球體外表面之間的最小距離，可同時限定球體與長方體模型外邊緣的最小距離。當最小間距設置為非負數(shù)時，所有球體之間均不會發(fā)生相交；當設置為負數(shù)時，球體可能出現(xiàn)干涉。

其中基體是長方體部件，基體內(nèi)部帶有球形孔洞，與過渡區(qū)部件形成無干涉且無間隙的裝配關系；過渡區(qū)部件是有厚度的球殼，球殼外表面連接基體，內(nèi)表面連接內(nèi)部球體；球體顆粒分布在過渡區(qū)內(nèi)部。三者之間形成裝配模型?；w、過渡區(qū)、每種粒徑范圍的球體均繪制在不同的CAD圖層上，方便批量管理。

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(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

插件介紹AbyssFish_RandomSphere3D V2.0 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化生成隨機分布的球體部件及與之適配的多孔長方體部件。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、隨機彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。

球體密堆積模型導入ANSYS Workbench可進行有限元仿真。 重力堆積模型導入到COMSOL軟件內(nèi)。 在ABAQUS內(nèi)建立球體密堆積模型。

插件生成的CAD模型可導入其他有限元軟件進行建模，如在comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件內(nèi)用于混凝土細觀力學分析、圓柱試件受力模型、內(nèi)部缺陷分析、多孔介質滲流模擬、顆粒導電分析等。 說明提醒 插件支持AutoCAD2010~2023版本。 插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態(tài)，注冊請聯(lián)系QQ：1135122921。

模型說明 插件在CAD建立球體堆積模型、球體外側的界面過渡區(qū)部件及與之適配的帶有空洞的圓柱體部件。 插件建立的球體重力密堆積模型可用于動畫演示、科研繪圖渲染、或導入ANSYS Workbench、COMSOL、Abaqus CAE等有限元軟件內(nèi)進行仿真模擬。

插件介紹 Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三維具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的隨機球體骨料及骨料-水泥界面過渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。

從幾何模型的精細搭建、復雜的網(wǎng)格劃分，到邊界條件與材料屬性的精確設定，每一項都需要大量的手動操作。而多數(shù) CAE 工作者多來自力學、機械等專業(yè)背景，編程并非他們的強項，面對 CAE 軟件自帶腳本語言（如 Abaqus 的 Python 腳本、ANSYS 的 APDL 命令流）較高的學習門檻，常常望而卻步。

本案例旨在描述如何在COMSOL軟件中構建具有連通孔隙結構特征的三維泡沫金屬模型。 泡沫金屬的建?？赏ㄟ^CAD球體密堆積3D插件V2.0版本實現(xiàn)，其中為確保生成模型中孔隙的連通性，球體間的最小間距參數(shù)應設定為負值。截取模型的內(nèi)部區(qū)域作為泡沫金屬模型。

插件介紹AbyssFish Random Sphere Cylinder 3D V2.0 插件可在Abaqus內(nèi)參數(shù)化生成隨機分布的球體部件及圓柱體試件三維模型。插件可用于構建球體骨料混凝土細觀、球體彈丸、泡沫混凝土、多孔結構模型等，可設置模型的尺寸、球體的粒徑分布、球體比例等參數(shù)。

在AutoCAD中將泡沫混凝土導出為iges格式文件后，以部件的形式導入到ABAQUS內(nèi)。 如需考慮內(nèi)部泡沫材料屬性對泡沫混凝土仿真結果的影響，也可將球體圖層內(nèi)容導入ABAQUS，并對內(nèi)部球體賦值材料。

插件介紹 CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件可在AutoCAD內(nèi)建立圓柱體容器中的球體重力密堆積模型，模型包含球體、界面層、圓柱體部件，三維球體密堆積幾何模型可導入Abaqus、ANSYS、COMSOL、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件進行后續(xù)的仿真模擬。

在骨料基礎上偏移一定距離，偏移距離為界面層的厚度，建立新的球體部件，再與之前的球形骨料做切割，即可生成其界面層。對于投放成功的骨料及過渡區(qū)，插件中采用數(shù)組記錄所有參數(shù)。最終的Abaqus三維球體骨料及過渡區(qū)模型完成如下。 （未完待續(xù)...）