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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(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。

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

<p>本內(nèi)容基于丁發(fā)興開的輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立輕骨料混凝土或者泡沫混凝土模型，具體如下：</p><p><br></p><p><strong>模型介紹：</strong></p><p>本模型基于“丁發(fā)興”所開發(fā)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型，在附件中。

混凝土細觀骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積_圓柱體試件3D插件生成，在AutoCAD內(nèi)建立模型后將骨料導(dǎo)出為iges格式文件。 在ABAQUS CAE中將骨料模型導(dǎo)入建立部件，如需對不同骨料分別設(shè)置材料屬性也可將骨料分為三個部件分別導(dǎo)入。

在AutoCAD中建立混凝土細觀模型草圖后，將已分圖層繪制的各組分內(nèi)容分別另存為dxf格式文件，以備導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)。 將保存的混凝土各組分圖形分別導(dǎo)入到COMSOL，并通過布爾運算建立多邊形骨料、ITZ、水泥砂漿基體混凝土細觀模型。

在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細觀模型。 添加固體傳熱物理場并對混凝土細觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。

《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學(xué)性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網(wǎng)格映射法）”建立了六面體非均質(zhì)混凝土有限元模型。

混凝土在細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)基于粗骨料隨機投放建立混凝土細觀模型，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。本案例建立隨機圓形粗骨料及實體界面過渡區(qū)，對二維細觀混凝土在單軸壓縮下的力學(xué)行為進行有限元模擬，展示混凝土的破壞形態(tài)。

模型參數(shù)設(shè)置方面，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》GB/T 50010-2010（2024年版）4.1.1條，立方體抗壓強度試驗試件尺寸邊長設(shè)置150 mm；根據(jù)《建設(shè)用卵石、碎石》GB/T14685-2011，粗骨料尺寸大于4.75 mm，本模型中設(shè)置骨料最小粒徑4.8 mm，最大粒徑25 mm；骨料分三組設(shè)置，每組設(shè)置的粒徑區(qū)間及數(shù)量應(yīng)根據(jù)混凝土配合比及顆粒級配綜合確定，相關(guān)內(nèi)容可參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程

再生混凝土力學(xué)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(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過對再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。

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。

在三維混凝土細觀的有限元模擬中，混凝土細觀幾何模型的建立是仿真前提，也是其難點。在ANSYS內(nèi)高效的建立三維幾何模型以匹配混凝土中多面體骨料的外形、分布、級配等參數(shù)，是三維混凝土細觀有限元仿真模擬的關(guān)鍵。

混凝土水化熱溫降研究對保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細觀模型，并對水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進行仿真模擬。

混凝土細觀結(jié)構(gòu)對其宏觀力學(xué)性能具有決定性影響。界面過渡區(qū)（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(xué)行為與耐久性。在ABAQUS中構(gòu)建含界面過渡區(qū)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(zhì)特性，精確模擬骨料形態(tài)、分布及界面行為對材料性能的影響機制。

通過AutoCAD軟件將骨料、ITZ及水泥砂漿部件分別導(dǎo)出為IGES格式文件后，再以部件形式導(dǎo)入ANSYS，通過 Design Modeler導(dǎo)入外部幾何結(jié)構(gòu)文件建立混凝土細觀有限元三維模型。 分析系統(tǒng)選擇顯示動力學(xué)，在模型中將建立的混凝土細觀幾何模型打開。

混凝土的強度很大程度上取決于粗骨料與水泥砂漿之間的界面過渡區(qū)（ITZ）。本案例在ABAQUS內(nèi)建立隨機多邊形骨料模型，并設(shè)置界面過渡區(qū)部件，采用CDP材料建立骨料、砂漿、ITZ三相混凝土細觀模型，并研究模型的軸壓破壞情況。