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基于CAD骨料隨機(jī)投放插件，生成隨機(jī)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(qū)厚度，將每種骨料及其界面過渡區(qū)單獨(dú)封裝進(jìn)不同圖層，對(duì)于后續(xù)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(zhí)行干涉檢查，基體均已扣除骨料占據(jù)部分體積，插件下方可直接讀取各項(xiàng)體積，是一款非常實(shí)用的小插件

可見隨著多邊形階數(shù)增加，根據(jù)小編提供的建模方法建模得到的隨機(jī)多邊形骨料模型趨于圓。6. 二維隨機(jī)多邊形骨料模型 成功開發(fā)單個(gè)骨料模型后，我們可以根據(jù)骨料級(jí)配生成一系列的單個(gè)隨機(jī)多邊形骨料模型，并存儲(chǔ)于骨料模型庫。通過隨機(jī)選取骨料模型庫中的骨料模型，將其隨機(jī)分布于基體內(nèi)，即可得到含隨機(jī)多邊形骨料的二維復(fù)合材料模型。

ABAQUS二維隨機(jī)多邊形骨料及界面過渡區(qū)（ITZ）的混凝土細(xì)觀建模研究，可有效揭示混凝土內(nèi)部多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)機(jī)理。該模型能夠真實(shí)反映骨料隨機(jī)分布特征及ITZ對(duì)裂縫萌生與擴(kuò)展的影響，為準(zhǔn)確模擬混凝土損傷演化過程、預(yù)測(cè)宏觀力學(xué)性能提供理論基礎(chǔ)，對(duì)提升混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與安全性具有重要意義。

<p>內(nèi)含4種隨機(jī)投放模型：</p><p>1、基體為圓柱，隨機(jī)投放的兩種半徑范圍的實(shí)心顆粒</p><p>2、基體為圓柱，隨機(jī)投放空心有厚度球體，球體半徑固定</p><p>3、三維大小隨機(jī)、位置隨機(jī)球體投放，基體為四面體</p><p>4、隨機(jī)大小、位置、傾斜角的正六邊形（可設(shè)置倒角，不干涉）投放，基體為正四邊形</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">球體之間互不干涉

三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)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(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡(jiǎn)單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個(gè)球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲(chǔ)的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。

模型采用CAD隨機(jī)多面體3D插件建立并導(dǎo)入ANSYS軟件。在ANSYS內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。ANSYS隨機(jī)多面體骨料模型，采取精確的干涉判斷，采用多面體相交判別程序，不同于常見的球體干涉，本程序可達(dá)到更好的隨機(jī)度，以實(shí)現(xiàn)大粒徑與小粒徑的匹配度。

在ANSYS Workbench內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行有限元分析是混凝土細(xì)觀研究的有效手段，混凝土細(xì)觀模型可簡(jiǎn)化為隨機(jī)投放的圓形骨料、界面過渡區(qū)（ITZ）部件以及水泥漿體等部分組成，對(duì)不同的部分賦值相應(yīng)的材料屬性，以更好的模擬混凝土相關(guān)性能。

使用說明插件采用點(diǎn)-線-面-體的三維幾何生成算法，以模擬多面體骨料的外形。算法自動(dòng)優(yōu)化骨料體型，防止骨料中出現(xiàn)極小面而影響后期的網(wǎng)格劃分。插件采取隨機(jī)投放方式，模擬骨料在混凝土內(nèi)的分布模型。隨機(jī)投放中進(jìn)行嚴(yán)格的骨料干涉判別，確保不存在骨料相交及骨料出界情況。同時(shí)插件可指定骨料最小間距參數(shù)，確保基體網(wǎng)格能有效劃分。

混凝土在細(xì)觀層面上由水泥砂漿、粗骨料和界面過渡區(qū)（ITZ）組成，在Abaqus內(nèi)基于粗骨料隨機(jī)投放建立混凝土細(xì)觀模型，是研究混凝土軸壓下的本構(gòu)關(guān)系及損傷演化的有效方法。本案例建立隨機(jī)圓形粗骨料及實(shí)體界面過渡區(qū)，對(duì)二維細(xì)觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

</p><p>骨料投放算法的主要原理：首先把骨料全部投放到容器中，允許骨料重疊；將骨料間的重疊視為擠壓彈性變形，根據(jù)骨料間的刺入深度向量計(jì)算出骨料間的排斥力和彈性勢(shì)能；按骨料所受排斥力合力的方向移動(dòng)骨料，逐步更新整個(gè)骨料模型的空間結(jié)構(gòu)，直至骨料間的重疊完全消失。

模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后停止投放，并生成模型。此參數(shù)若設(shè)置過小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的比例，應(yīng)根據(jù)骨料及孔隙比例適當(dāng)調(diào)整。 模擬案例 ABAQUS混凝土細(xì)觀模型受壓破壞結(jié)果展示。 適用版本 插件可運(yùn)行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus 6.14~2023版本。

隨機(jī)凸多面體模型的構(gòu)建采用CAD_隨機(jī)多面體&過渡區(qū)3D插件。插件采用球體隨機(jī)切割方法，實(shí)現(xiàn)任意面數(shù)的多面體（碎石）骨料模型構(gòu)建算法；采用空間三角網(wǎng)格碰撞算法，實(shí)現(xiàn)多面體的無干涉投放。插件詳情可查看公眾號(hào)【淵魚科技】。

三維骨料填充模型2.1 纖維填充模塊 用于在長方體邊界內(nèi)隨機(jī)填充纖維，可控制纖維長度在某一范圍內(nèi)變化，同時(shí)可控制纖維間的最小間距。圖2.1 三維纖維填充模塊2.2 圓柱骨料填充模塊 用于在長方體邊界內(nèi)隨機(jī)填充圓柱骨料，可控制骨料長度在某一范圍內(nèi)變化，同時(shí)可控制圓柱骨料間的最小間距。

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

Max Running steps：最大投放次數(shù)，模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的投放嘗試次數(shù)后停止。此參數(shù)若設(shè)置過小可能會(huì)達(dá)不到設(shè)定的骨料百分比，應(yīng)根據(jù)骨料數(shù)量適當(dāng)調(diào)整。 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。

隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀COMSOL模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ABAQUS模型： 隨機(jī)多邊形骨料及ITZ混凝土細(xì)觀ANSYS Workbench模型： 使用須知 1、插件使用需注冊(cè)，售價(jià)為單機(jī)許可價(jià)格； 2、插件兼容Windows

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