【Abaqus二次开发】骨料随机填充及映射网格法

0.出发点

用abaqus做细观模拟，随机填充颗粒/纤维是跳不过的坎，网上有很多插件或脚本，技术邻也有不少大咖做了些插件，但个人而言更倾向于脚本，虽然插件使用起来方便，不过有时需要根据具体要求修改模型，此时脚本的灵活性就体现出来了。今天跟大家分享怎么通过python编写随机填充骨料的思路：

1. 二维模型，主要是将基体做partition，比较简单；而做partition用的草图就需要用python批量生成，操作跟普通CAE界面做partition类似。

2. 三维模型直接用上述方法比较难，此时可以建立多个part，或将骨料作为一个part跟基体在assembly模块进行装配，并巧用Merge/cut功能即可。

3. 网格映射法主要是通过将获得骨料中的点坐标，把它映射到已画好结构化网格的另一个part中；这种方法的有点在于施加周期性边界条件很方便。

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1. 普通随机骨料填充

下面是按照上述思路编写的2D及3D骨料随机填充模型，其中二维模型支持圆形、椭圆及多边形（可定义边数），指定粒径和含量比较方便。

同时，根据粒径创建了set，方便后续赋予材料属性等操作：

但很多实际问题中，骨料粒径并不是定值，需要服从一定的分布规律，如下面是根据正态分布生成的模型：

三维模型建立的思路也类似：

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2.周期性骨料随机生成

由于细观力学的特点，需要通过一定的边界条件将细观和宏观模型连起来，其中常用的就是周期性边界条件，结构也需要周期性以通过偏移、阵列等当时拼出整个材料。下面是在上述模型基础上修改的周期性骨料随机生成模型：

由此可见，通过一定的阵列，完全能拼出整个宏观模型。下面是三维情况：

在以上周期性模型上施加周期性边界条件，才算完整的解决了周期性模型问题。怎么施加周期性边界条件呢？可以在interaction模块中使用equation，如果模型较大、节点较多则还需要脚本或插件。

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3.网格映射法

如前面所属，网格映射法生成随机骨料填充模型有些优势，一定程度上可提高精度，或说结构性网格好看；但其缺点也比较明显，当网格长度比较大时很容易导致骨料变形；此外如果参考模型中网格很细的话映射需要较长时间。下面是采用网格映射法建立的模型：

其实是一个part，只是在原来骨料位置建立了单元集合。

下面是三维模型：

图中可以看到，基体材料边界上网格是结构化的。

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4.后话

其实以上这些技术含量不高，但比较费时间，特别是“假装患有强迫症”的人，有时发个帖子都需要一整天；除非你正在做类似的项目，特意去做这些反而不值得。有的时候这些资源是收费的，我们购买这些资源并不是因为自己做不了，只是投入的精力可能远大于跟价钱。

虽然总调侃说“做仿真的别人都不信，中只有自己信；做实验的别人都信，只有自己不信”，能做好仿真还是需要很多基础的，如需要懂理论、材料、CAD软件以及一些编成语言知识，有时看似很简单的计算能让人崩溃到怀疑人生（怀疑三体人的质子在作怪🤣）。但愿所有做仿真的人，能够从中找到乐趣。

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