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模型說明插件建立的模型包含外側(cè)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(dǎo)入有限元軟件內(nèi)，實現(xiàn)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(gòu)建。ANSYS Workbench LS-DYNA端鉤纖維及多面體骨料模型。

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(xì)觀模型。 添加固體傳熱物理場并對混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。

六面體網(wǎng)格計算時間大量縮短，但骨料形狀為類球體，是否能投影為球體與單元網(wǎng)格尺寸大小有關(guān)，四面體網(wǎng)格計算時間較長，劃分形狀與球體基本一致。</p><p class="ql-align-justify">步驟三：進(jìn)行材料、單元幅值，開展不同有限元分析。

模型中骨料按粒徑劃分為三個組別，并通過堆積算法實現(xiàn)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(shè)置厚度的ITZ層。插件分別對不同粒徑范圍的骨料、對應(yīng)的ITZ以及水泥砂漿基體分圖層繪制，便于后續(xù)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(dǎo)出為IGES格式文件。

在Abaqus CAE軟件內(nèi)，采用AbyssFish RandomAggregate V3.2插件建立圓形粗骨料、實體界面過渡區(qū)、水泥砂漿三部件混凝土細(xì)觀模型。 對各部件進(jìn)行材料截面的指派，其中水泥砂漿部分采用CDP模型；界面過渡區(qū)采用弱化的砂漿模型；骨料部分不考慮其損傷破壞。

混凝土細(xì)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。

混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機多邊形顆粒插件建模生成，將插件生成的CAD文件按照不同圖層內(nèi)容分三份以草圖的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。 在ABAQUS內(nèi)利用導(dǎo)入的草圖分別建立砂漿、界面過渡區(qū)、多邊形骨料三部分部件并進(jìn)行裝配。

本模型共導(dǎo)出四個iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。然后將iges文件分別導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)，對部件進(jìn)行裝配。 最后進(jìn)行材料賦值、接觸指定、網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計算等操作即可。 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

</p><p>骨料級配的參數(shù)包括骨料形狀（Shape，目前有三種球形、橢球形和多面體），粒徑上限（Dmax）、下限（Dmin），以及該粒徑段骨料體積占總骨料體積的比例（Proportion）。此外，還可以對每個粒徑段的骨料設(shè)置集合名稱（SetName），模型生成時對不同集合的骨料單獨創(chuàng)建部件或集合。注意，這里所說的骨料粒徑定義為具有相同體積的球形骨料的直徑。

模型參數(shù)設(shè)置方面，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》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

混凝土模型三維混凝土細(xì)觀模型的建立是進(jìn)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(xiàn)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(nèi)生成所需要的三維混凝土細(xì)觀模型。

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(nèi)參數(shù)化建模后導(dǎo)入Workbench，插件可指定多面體骨料的三組粒徑范圍，以實現(xiàn)不同級配的混凝土細(xì)觀模型；可設(shè)置每組粒徑的骨料數(shù)量，以實現(xiàn)不同的骨料比例；可設(shè)置多面體的面數(shù)，以匹配不同的骨料外形。

方法二：將顆粒增強復(fù)合材料中的增強材料（骨料）假設(shè)為圓形、橢圓形或正多邊形顆粒；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(yuǎn)），無法體現(xiàn)不同骨料之間的形狀特點的隨機性。 方法三：將顆粒增強復(fù)合材料中的骨料結(jié)構(gòu)考慮為隨機多邊形，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。

插件介紹AbyssFish – Random Polyhedron Aggregate 插件可在Abaqus軟件內(nèi)批量生成隨機分布的三維多面體骨料模型。插件可指定骨料分布的區(qū)域、三種尺寸的粒徑分布范圍、多面體面數(shù)、各尺寸骨料的數(shù)量等信息，同時可控制骨料間的最小間距及插件的運行時間控制。

摘要 混凝土作為一種三相復(fù)合材料，從細(xì)觀層面來說是由粗骨料、砂漿和過渡區(qū)（界面層）組成。這三種材料具有不同的力學(xué)特性，在混凝土的性能中起著重要作用。過去，主要基于宏觀層次的混凝土力學(xué)研究已經(jīng)不能很好地解釋混凝土材料的損傷和破壞機理。

隨機多面體模型的建立，實現(xiàn)多面體骨料以及多面體三維過渡區(qū)的幾何模型：有限元模型在AutoCAD軟件內(nèi)將外部基體、骨料、過渡區(qū)分別導(dǎo)出為iges格式文件，在Abaqus內(nèi)對這三份文件分別導(dǎo)入部件，并進(jìn)行裝配：建立起隨機多面體骨料及界面過渡區(qū)的Abaqus幾何模型：后續(xù)可進(jìn)行模型的力學(xué)分析等。建模插件：CAD_隨機多面體&過渡區(qū)插件

2.建模方法 目前對于三維隨機骨料模型，主要有以下三種建模方法： 方法一：將顆粒增強復(fù)合材料結(jié)構(gòu)離散為體素模型，根據(jù)骨料含量模型中的一部分單元被假設(shè)為增強材料（骨料），另一部分單元作為基體材料（水泥、瀝青、樹脂等），該模型可用于研究骨料含量對材料力學(xué)性質(zhì)的影響。

插件采用體素網(wǎng)格方式，通過背景網(wǎng)格將砂漿、骨料、ITZ劃分為三個集（Set），并對單元映射三種空材料。 插件支持設(shè)置長方體部件的長度(Length)、寬度(Width)、高度(Height)，以及在網(wǎng)格劃分中單元的尺寸(Element size)。

混凝土細(xì)觀模型 構(gòu)建骨料、砂漿、界面過渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機多邊形骨料及界面過渡區(qū)ITZ建?！? 插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機投放的算法進(jìn)行實現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過參數(shù)進(jìn)行定義；界面過渡區(qū)（ITZ）采用單獨的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機骨料模型