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</p><p class="ql-align-justify">步驟二：將坐標(biāo)信息導(dǎo)入ANSYS或ABAQUS中，結(jié)合軟件自帶建模語(yǔ)言進(jìn)行建模及網(wǎng)格劃分，四面體網(wǎng)格可通過(guò)hypermesh進(jìn)行精細(xì)網(wǎng)格劃分，也可采用自編網(wǎng)格投影法進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分，不同方法均存在利弊。

2.導(dǎo)出iges格式，將文件導(dǎo)入ANSYS/APDL軟件中進(jìn)行巖石區(qū)域建模及網(wǎng)格劃分。鉆孔區(qū)域采用映射網(wǎng)格劃分，鉆孔外巖石區(qū)域采用掃掠劃分方式，單元類型為solid164單元，模型厚度方向擴(kuò)展10cm，采用準(zhǔn)三維建模方法進(jìn)行分析。模型網(wǎng)格劃分好后導(dǎo)出k文件，后續(xù)操作通過(guò)k文件導(dǎo)入ls-prepost中進(jìn)行炸藥，堵塞及空氣全模型的建立、分區(qū)及材料參數(shù)、邊界條件、求解等設(shè)置。

將CAD中生成的球體密堆積骨料、空心球ITZ部件、圓柱體水泥砂漿基體分別導(dǎo)出為iges格式文件，三部分模型在CAD內(nèi)分圖層繪圖，可方便的批量導(dǎo)出。 將三份iges文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)，建立混凝土細(xì)觀中的砂漿、粗骨料、ITZ部件。

原理介紹 部件生成原理：插件基于所選擇的圖像尺寸信息，即圖像的寬度及高度像素建立二維可變形殼部件，建立部件的尺寸為所選圖像尺寸乘以設(shè)置的Scaling參數(shù)。 網(wǎng)格單元劃分：部件網(wǎng)格劃分的單元尺寸為設(shè)置的Scaling參數(shù)，劃分四邊形單元，劃分完成后的部件單元數(shù)量與指定的圖像中像素?cái)?shù)量一致。

為了平衡二者的對(duì)立關(guān)系，以 ABAQUS 軟件 為依托，將橋梁檢測(cè)中重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化建模，并準(zhǔn)確、合理地連接到整體模型中，以此建立 可以細(xì)致分析重點(diǎn)區(qū)域受力情況的多尺度有限元模型，利用 3 種不同精度的網(wǎng)格劃分方法，通 過(guò)矩形截面簡(jiǎn)支梁計(jì)算驗(yàn)證了多尺度有限元模型結(jié)合面連接形式的正確性， 并以福建某實(shí)際 橋梁工程為例，對(duì)比計(jì)算結(jié)果及檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證多尺度有限元模型的準(zhǔn)確性。

進(jìn)入單元劃分模塊后，ABAQUS的顏色代表該模型中不同區(qū)域適合用哪種方法就行單元劃分。綠色表示可以采用結(jié)構(gòu)法劃分，黃色表示可以用旋轉(zhuǎn)掃略法劃分，橙色表示該區(qū)域不能用缺省的單元(實(shí)體單元缺省的單元為六面體單元）形狀進(jìn)行單元劃分，必須對(duì)該區(qū)域進(jìn)行分解后才能用缺省的單元形狀進(jìn)行單元劃分。當(dāng)然，可以采用四面體單元，利用只有網(wǎng)格技術(shù)對(duì)任何形狀的模型區(qū)域進(jìn)行單元劃分。

可對(duì)多級(jí)結(jié)構(gòu)模型劃分網(wǎng)格，及完成后續(xù)的有限元模擬分析。

對(duì)不同圖層的纖維分別導(dǎo)出為iges格式文件，并導(dǎo)入到ABAQUS軟件內(nèi)建立部件。 將三個(gè)纖維部件進(jìn)行裝配。 可對(duì)不同種類的纖維分別進(jìn)行材料設(shè)置。 以及對(duì)纖維堆積模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

在使用插件建立混凝土細(xì)觀三維幾何模型時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置建模參數(shù)，以確保網(wǎng)格劃分的質(zhì)量。

對(duì)模型網(wǎng)格的劃分依然十分重要，選擇mesh命令，將環(huán)境更改為part，即為部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，這是由于實(shí)體定義設(shè)置為了非獨(dú)立實(shí)體，只能對(duì)部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，而不可加以裝配體上實(shí)現(xiàn)。由于工字型鋼梁相對(duì)還是比較規(guī)則，對(duì)工字梁進(jìn)行簡(jiǎn)單的模型分割之后就可直接對(duì)其網(wǎng)格劃分，設(shè)置網(wǎng)格大小為0.05，完成的網(wǎng)格劃分模型圖如圖4所示。由于模型的工況簡(jiǎn)單，設(shè)置默認(rèn)分析步后提交作業(yè)便完成求解。

同時(shí)用過(guò)LS-prepost/ANSYS/ABAQUS的GUI經(jīng)典頁(yè)面，對(duì)以下幾件事應(yīng)該印象特別深刻：①ANSYS和ABAQUS里面都要先建立幾何模型，才能依附幾何模型生成網(wǎng)格，直接生成網(wǎng)格肯定行不通，但是LS-prepost可以直接生成網(wǎng)格，不需要依附任何幾何模型；②ANSYS的GUI頁(yè)面（像上個(gè)世紀(jì)殘留下來(lái)的）對(duì)于初學(xué)者特別不友好（點(diǎn)了上步不知道下步該點(diǎn)哪兒），ABAQUS這塊兒（幾何

對(duì)混凝土細(xì)觀模型中的各組分設(shè)置不同的材料屬性，在混凝土細(xì)觀研究中可選用EasyCDP_Mortar&ITZ插件生成混凝土損傷塑性模型材料。 采用四面體單元進(jìn)行混凝土骨料的網(wǎng)格劃分。 建立不同骨料部件的裝配。

由于模型存在對(duì)稱性，因此取1/2模型進(jìn)行分析。圖9 中心裂紋板尺寸采用ABAQUS建立中心裂紋板的幾何模型，由于裂紋尖端需要劃分退化的四邊形單元，因此需要在幾何模型中通過(guò)面分割工具在裂紋尖端切割處一塊圓形區(qū)域，用于劃分退化的四邊形單元，而圓形區(qū)域外圍還需要劃分一塊環(huán)形區(qū)域，用于劃分用于過(guò)渡的四邊形單元。

模型建立完成后，在CAD中將擋水壩不同成分的草圖分別導(dǎo)出dxf格式文件并以草圖導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)，建立擋水壩細(xì)觀組分模型。 水泥砂漿及ITZ的材料屬性采用混凝土損傷塑性模型，材料參數(shù)通過(guò)EasyCDP Mortar&ITZ插件參數(shù)化生成，模擬中不考慮石料的損傷開(kāi)裂。

4 網(wǎng)格尺寸不論使用何種方法劃分網(wǎng)格，最終生成的網(wǎng)格影響著計(jì)算效率、模型幾何的真實(shí)性以及結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)考慮下面的因素：(1) 優(yōu)先選擇六面體單元(Hexahedral zones)，因?yàn)榛旌想x散過(guò)程對(duì)六面體單元的體積塑性變形能夠做出更準(zhǔn)確的響應(yīng)；不過(guò)，如果建立復(fù)雜的幾何模型時(shí)，六面體單元比四面體(tetrahedral zones)較難使用。

為解決這一問(wèn)題，通常將三維幾何模型簡(jiǎn)化為殼模型（Shell Model）。殼單元僅需在二維平面上劃分網(wǎng)格，并通過(guò)定義厚度參數(shù)還原結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，既能大幅減少單元數(shù)量（通?？煽s減至實(shí)體模型的10%~30%），又能有效保留結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪性能。幾何簡(jiǎn)化可通過(guò)專業(yè)前處理軟件（如ANSYS SpaceClaim或DesignModeler）完成，也可用其他三維CAD軟件處理。

在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD 隨機(jī)三維纖維V1.1插件建立隨機(jī)投放的圓柱體實(shí)體纖維及立方體混凝土試件三維模型，并將基體與纖維部件分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。 將導(dǎo)出的纖維模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。

然而，該成熟的模型大多都是基于ANSYS軟件建立，而ABAQUS軟件本身在模擬強(qiáng)非線性接觸、材料塑性本構(gòu)、CAE界面操作等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，但是當(dāng)下基于ABAQUS軟件建立的輪軌瞬態(tài)滾動(dòng)接觸模型仍存在很多問(wèn)題，比如：<strong>輪軌力不穩(wěn)定、車輪網(wǎng)格沙漏引起畸變、牽引/制動(dòng)模擬困難、一系耦合約束和扣件模擬不當(dāng)?shù)?lt;/strong>，使得該模型推廣受阻。

該方法也適用于將結(jié)構(gòu)的幾何模型導(dǎo)入第三方網(wǎng)格劃分軟件生成網(wǎng)格模型，再導(dǎo)入Abaqus中實(shí)現(xiàn)在孤立網(wǎng)格上的自動(dòng)約束和加載。1. 基于Catia的參數(shù)化建模 不失一般性，本文以如下圖結(jié)構(gòu)作為示例，詳細(xì)介紹為實(shí)現(xiàn)通用結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化仿真分析，采用商用CAD軟件Catia的參數(shù)化建模方法。