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該插件可實現多種單一形狀（如球形、橢球形和多面體）或混合形狀的骨料模型的生成，插件采用運動模擬的動態算法，能夠高效地生成高骨料體積分數的骨料模型，提高工作效率，在復合材料數值模擬研究領域具有廣闊的應用前景。</p><p>本插件適用的ABAQUS版本：ABAQUS 2024及以后的版本。</p><p><strong>2.

混凝土模型三維混凝土細觀模型的建立是進行混凝土性能模擬的有效方法，而在comsol建模過程中隨機凸多面體骨料的生成是幾何模型的難點。這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現不同集配的混凝土模型。建模教程首先采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內生成所需要的三維混凝土細觀模型。

1 引言 本文運用CAD插件進行模型建立，并將模型導入Abaqus內，實現了隨機骨料模型建模，極大地簡化了混凝土細觀力學研究的工作量。結合了參數化建模的思想，提出球形骨料生成算法，在此基礎上進一步提出多面隨機剖切算法,生成了隨機凸型多面體骨料模型。同時,采用干涉判別算法,分別對球形骨料和多面體骨料進行了投放試驗，形成包含骨料、砂漿、過渡區在內的三相混凝土模型。

這里提供一種快速高效的三維凸多面體骨料建模的方案，以實現不同集配的混凝土隨機多面體骨料模型。 建模教程 首先采用CAD隨機多面體3D插件在AutoCAD內生成所需要的三維混凝土細觀模型。 將該模型分圖層導出為.iges格式文件，這里分圖層導出是為了可以分部件導入到Abaqus軟件內，更方便材料賦值、網格劃分等操作。

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。

算法生成結果 (221) 圖3.2 Random和Optimization算法球體骨料填充對比 從結果中可以看出，Optimization算法填充率遠高于Random算法，能夠得到更加致密的骨料填充模型。

其中論文中的混凝土骨料采用圓內接多邊形算法，建立的模型如下圖所示。 并且建立了骨料外側的界面過渡區部件。 毛細管結構采用Voronoi算法生成，并與骨料、ITZ形成完整的模型，用于模擬微介觀混凝土模型內的水分擴散。

隨機骨料模型 混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的級配及骨料含量顯著影響其宏觀力學特性。為了最優化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的力學性能，對其細觀結構開展數值模擬仿真分析，開展級配優化設計和研究具有重要的意義。而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數值模擬分析的前提和基礎。

ITZ：骨料外側界面過渡區的厚度。當設置為0時，可實現無界面過渡區模型。 Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。當設置為負數時，可實現骨料及孔隙穿過試件外表面的效果。 Time：超時停止，單位秒。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。

為解決當前混凝土細觀模型中骨料分布不合理及粗骨料占比偏低等問題，本文提出采用重力堆積算法構建三維多面體粗骨料細觀混凝土模型，并在此基礎上采用ABAQUS進行受壓試驗的數值模擬。該方法能夠更準確地復現實際工程中混凝土試件的內部結構特征，對于細觀尺度下混凝土材料參數的標定及損傷機理研究具有重要的參考價值和指導意義。

3.1多面體骨料生成 單個凸多面體骨料的生成采用球體隨機切割算法，算法的基本原理為首先在球體表面隨機生成點位，通過點位的空間順序構建切割面，對球體進行切割操作，以構建單個凸多面體骨料模型。 隨機點位生成：在球體的表面隨機選擇點。通過在球坐標系統中隨機選擇角度來實現，然后將其轉換為笛卡爾坐標。確保生成的點位分布相對均勻，以避免在后續步驟中產生過于復雜或不均勻的切割面。

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。

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內建立模型后將骨料導出為iges格式文件。 在ABAQUS CAE中將骨料模型導入建立部件，如需對不同骨料分別設置材料屬性也可將骨料分為三個部件分別導入。

概述 為了最優化混凝土、瀝青混合料等顆粒增強復材料的力學性能，對其細觀結構開展數值模擬仿真分析，開展級配優化設計和研究具有重要的意義。而建立包含隨機形狀，隨機尺寸和隨機位置的骨料顆粒是進行顆粒增強復合材料力學性能數值模擬分析的前提和基礎。

在圓形骨料的基礎上，用邊延拓的方法生成凸多邊形骨料。

圓柱容器內的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過球體重力堆積及二次振搗密實模擬，建立更加符合實際骨料分布狀態的混凝土細觀模型。

模型說明插件建立的模型包含外側砂漿長方體基體，端彎鉤纖維，多面體骨料三部分，三部分分圖層繪圖，方便批量操作。模型可導入有限元軟件內，實現三維纖維混凝土、鋼纖維、彎曲纖維、端鉤纖維、多面體骨料等模型的構建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。