[发明专利]基于ABAQUS python脚本开发的灌浆料三维随机缺陷模型构建方法

说明书

本发明涉及一种基于ABAQUS python脚本开发的灌浆料三维随机缺陷模型构建方法，包括灌浆缺陷级配随机数生成、随机球体生成、随机球体干涉判断、随机球体投放；利用随机球体模拟灌浆料在施工过程中产生的孔隙缺陷，通过改变随机球体的直径与数量来控制内部孔隙的含量，将复杂的缺陷与ABAQUS脚本结合建立几何模型；本发明贴近施工现场产生缺陷的随机性要求，简化了分析过程，提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及一种基于ABAQUS python脚本开发的灌浆料三维随机缺陷模型构建方法，属于建筑技术领域。

背景技术

灌浆料在施工过程中受温度、配合比、振捣时间等现场因素影响，产生的孔隙缺陷大大增加了装配式建筑损伤破坏的风险。考虑灌浆料内部孔隙分布、形状和大小的随机性，有效模拟随机缺陷的算法是建立灌浆料三维随机缺陷模型的关键；由于施工过程中缺陷产生的随机性和试验条件的差异性，借助于试验的研究方法，很难再对灌浆料三维随机缺陷的研究有进一步的突破。基于模拟随机缺陷的算法，选取合理的计算模型进行有限元分析，能够满足由于现场施工产生孔隙缺陷的随机性要求，为灌浆料三维随机缺陷模型的数值模拟研究提供了一种更加快速高效的技术途径。

目前，国内外诸多学者在灌浆料缺陷方面进行了大量研究。闫秋实对钢筋套筒灌浆连接的装配式钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验，研究了套筒灌浆料饱满度对钢筋混凝土梁的抗冲击性能的影响；结果表明：随着套筒灌浆饱满度的降低，钢筋混凝土梁的破坏形态发生显著变化。郑清林对灌浆料混凝土缺陷进行了数值研究，通过改变单个缺陷的大小和缺陷的数量，使其均匀分布于混凝土内部，研究缺陷数量和尺寸对极限承载力的影响。方秦，张锦华等考虑水泥砂浆内部气孔分布因素，采用椭球体模拟砂浆基体中的缺陷，建立了砂浆三维微观模型。从上述可知，现阶段的研究取得了一定的成果，但还存在诸多不足之处；如均匀化缺陷的假设与实际工程存在一定程度的差异，灌浆料中缺陷分布、大小和形状应具有随机性，固定缺陷尺寸的计算模型不能体现缺陷产生的随机性。而且大多数的随机缺陷建模借助于Matlab、C++等计算机语言，这些语言只能建立几何模型，不能定义材料属性，需要将建立完成的几何模型导入有限元软件中进行后续的有限元分析，过程繁琐，降低了计算效率。

发明内容

本发明提供一种基于ABAQUS python脚本开发的灌浆料三维随机缺陷模型构建方法，贴近施工现场产生缺陷的随机性要求，简化了分析过程，提高了计算效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于ABAQUS python脚本开发的灌浆料三维随机缺陷模型构建方法，具体包括以下步骤：

第一步，输入待构建模型所需的基本参数，包括灌浆料颗粒初始球体总数以及孔隙比；

第二步，内置对数正态分布函数，随机生成满足总数要求的浮点型随机数，同时赋值为球体直径并生成数组；

第三步，内置ABAQUS脚本接口中的Part模块，将球体粒径排序，并由大至小依次生成随机球体；

第四步，通过ABAQUS脚本接口中的Part模块，调用缺陷级配生成球体模型，进行随机缺陷干涉判断；

第五步，通过ABAQUS脚本接口中的Assembly模块，内置随机函数，依据球体直径分级进行循环投放；

第六步，判断得到的缺陷模型是否符合孔隙比，若不符合孔隙比则进入第二步步骤，若符合孔隙比则得到满足球体体积分数要求的缺陷模型；

第七步，根据材料属性选择匹配模块，结合获得的缺陷模型，将随机球体定义为空，保存模型；

作为本发明的进一步优选，第四步中，通过ABAQUS脚本接口中的Part模块，调用缺陷级配生成球体模型，其中，写入随机球体接触干涉判断语句，允许球体部分重合；