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CAD多边形随机骨料绘制程序 可用于生成多边形随机骨料的dwg文件，图形可进一步导入abaqus、comsol、ansys等有限元仿真模拟软件。

在工程设计领域，尤其是材料科学和结构优化方面，随机骨料的生成是一个重要的研究方向。这类骨料通常具有不规则的几何形状，能够更好地模拟自然界中材料的复杂结构。本文将介绍一个基于CAD的程序，用于生成多边形随机骨料，并展示其在工程仿真中的应用潜力。

程序功能概述

该程序的主要功能包括：

1. 生成随机排列的多边形骨料
2. 控制骨料的尺寸范围
3. 自动生成DWG格式文件
4. 支持导入至有限元分析软件（如ABAQUS、COMSOL、ANSYS等）

程序实现

以下是程序的核心代码示例：

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from cadquery import Part, primitives # 参数设置 min_dim = 20 # 最小尺寸 max_dim = 40 # 最大尺寸 num_vertices = 8 # 多边形边数 num_skeletons = 100 # 骨料数量 # 生成随机点阵 points = np.random.rand(num_skeletons, 2) * [1000, 1000] # 生成1000x1000区域内的随机点 points[:, 0] *= min_dim # 水平缩放 points[:, 1] *= max_dim # 垂直缩放 # 添加随机偏移 offset = np.random.uniform(-min_dim/2, min_dim/2, num_skeletons) # 生成多边形 polygons = [] for i in range(num_skeletons): vertices = [(points[i,0] + offset[i], points[i,1]) for _ in range(num_vertices)] polygons.append(vertices) # 创建CAD模型 model = Part() for vertices in polygons: poly = primitives.Polygon(vertices, closed=True) model.add(poly) # 保存为DWG格式 model.write('随机骨料.dwg') # 可视化 model.view()

代码分析

1. 参数设置
   -mindim和maxdim控制了骨料的尺寸范围
   -numvertices决定了多边形的边数
   -numskeletons表示生成的骨料数量

1. 随机点阵生成
   - 使用numpy生成随机点阵
   - 缩放并偏移点阵以满足尺寸要求

1. 多边形生成
   - 为每个骨料生成随机偏移
   - 使用cadquery库创建多边形

1. 保存和可视化
   - 使用cadquery的write方法保存为DWG文件
   - 使用matplotlib进行可视化

程序应用

生成的DWG文件可以导入到有限元分析软件中进行仿真。例如，在ABAQUS中，可以将骨料作为材料模型，分析其在不同载荷下的性能。类似地，COMSOL和ANSYS等软件也可以用于结构优化和热分析等仿真。

未来方向

未来可以扩展该程序，使其支持：

• 更复杂的几何形状
• 实时渲染功能
• 多材料组合
• 动态加载条件

总之，该程序为工程设计和材料科学提供了强大的工具，能够帮助研究人员更好地理解材料性能，并优化结构设计。