纤维显式建模 原创

这款 UHPC 钢纤维前处理工具 是一套面向 LS-DYNA 与 Abaqus 显式细观建模 的随机一维增强体前处理工具。它解决的核心问题，是把原本需要人工编程、反复计算坐标、检查边界、处理节点编号和单元编号的工作，压缩成“导入模型—选择区域—输入参数—生成—导出”几个步骤。用户可以直接导入已经建立好的 .k 或 .inp 有限元模型，软件自动识别可用的三维 Solid 区域，根据实体真实体积、纤维长度、直径、长径比和体积掺量 \(V_f\) 自动计算所需数量，再在目标实体内部生成空间随机分布的一维增强体。生成结果可以采用 Truss 或 Beam 表达，并重新导出为可继续在 LS-DYNA 或 Abaqus 中编辑的模型文件。

它尤其适合 UHPC、UHPFRC、SFRC 等需要显式描述短钢纤维的数值研究。对于钢纤维，用户只需输入长度 、直径 、长径比 中任意两个参数，第三个参数会自动联动计算；体积掺量采用常用的 V_f 表达方式，不需要自己计算上万、几十万甚至上百万根纤维的实际数量。对于大尺寸模型，软件还支持等效纤维方法，通过放大代表纤维尺寸、减少显式纤维数量，在保持既定等效关系的情况下显著降低模型规模。面对超大规模纤维数量，软件不会擅自替用户删减数量，而是提示预计模型规模，让用户自行决定继续生成还是采用等效方案。

更重要的是，这套工具并不局限于“钢纤维”这一种材料。从几何建模角度看，只要某种增强相、夹杂物或细长构件能够合理抽象成“具有一定长度、直径和空间方向的一维杆状对象”，都可以借用这一生成思路。例如短切碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、金属短丝、针状增强体、短杆状颗粒、离散微型筋材、晶须类增强体以及其他需要随机空间分布的细长夹杂物，都可以作为类似的研究对象。软件负责的是空间位置、随机方向、几何尺寸、数量控制、边界约束以及有限元节点和一维单元生成；至于具体材料是钢、碳纤维、玻璃纤维还是其他针状增强材料，用户可以在导出后自行在 LS-DYNA 或 Abaqus 中定义对应的材料本构、截面参数以及基体—增强体之间的接触、嵌入或耦合关系。因此，它更准确的定位应该是一个“随机纤维/针状增强体有限元前处理器”。