POLARIS-VORONOI是一款Abaqus前處理插件，用于生成Voronoi二維多邊形、三維多棱柱、三維多面體的幾何模型，并可實現晶格優化、縮放、圓滑、二維模型刪除短邊、以及二維模型晶體尺寸級配控制等功能。旨為提高你的工作效率！

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【V2.2新增功能簡介】

發布時間2019年12月15日

更新內容：

• 優化：模型生成效率；

• 新增：晶體顆粒大小的級配控制.

大自然中經常會遇到多種尺寸晶體混合的情況，比如合金材料、巖石材料等，為實現不同晶體尺寸的控制和含量搭配，V2.2新增了這一功能，可以定義多種晶體層級，并指定不同晶體層級的最大、最小等效半徑和含量，程序通過多次迭代實現了晶體尺寸和含量向我們設置的目標值進行逐步逼近，下面為不同迭代次數后向目標級配（紅框）的逼近效果：

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【版本更新聲明】

1）購買插件并注冊未滿一年的老客戶，享受免費更新服務；

2）購買插件并注冊超過一年的老客戶，需要支付20%的升級服務費用；

3）如需更新，請您從購買渠道聯系我們進行更新，感謝您的陪伴和支持。

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【插件的主要功能】

1）生成平面二維Voronoi多邊形模型；

2）生成三維Voronoi多棱柱模型；

3）生成三維Voronoi多面體模型；

4）存儲模型數據，并可讀取數據重新生成對應的模型；

5）不同晶體定義不同集合；

6）讀取網格節點信息，協助生成規則Voronoi模型；

7）晶格控制點可以實現：隨機分布或多種漸變方式的梯度分布；

8）提供等比例和等距的晶體縮放功能；

9）可采用晶體控制點與重心趨于重合的方式，實現晶體優化功能；

10）可實現二維晶體短邊合并（刪除）功能；

11）二維多邊形內切樣條曲線功能；

13）二維模型晶體尺寸級配控制。

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【視頻介紹-包含六個相關的建模小技巧】

視頻較長，建議wifi下觀看（32分30秒）

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【V2.1新增功能簡介】

發布時間2018年11月16日

更新內容：

• 優化：界面更新；

• 優化：幾何形態單獨定義為下拉框；

• 新增：新增多邊形優化算法，優化目標：多邊形控制點和形心重合；

• 新增：多邊形縮放功能，可實現高含量骨料模擬；

• 新增：晶體控制點生成的方式：全局正交隨機、全局梯度隨機、來自網格MeshType（合并工具）、正交隨機（原有）、來自文件（原有）；

• 新增：梯度布種功能：正向遞增、負向遞增、兩邊遞增、居中遞增、均勻五種分布；

• 新增：二維模型增加短邊合并功能；

• 新增：多邊形內切樣條曲線功能，僅適用于二維模型。

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  【插件界面】

  目前僅支持Windows操作系統，ABAQUS6.14及以上版本；安裝完成后在窗口的工具條中將新增
  

具條，其中：

1）圖標，Voronoi模型生成插件；

2）圖標 ，輔助生成Set集合插件。

用戶填寫完整數據之后，點擊OK或APPLY可激活生成程序，在Abaqus信息提示框中將提示模型的生成進度，以三維Voronoi多棱柱為例：

【任意形狀Voronoi多棱柱】

POLARIS_VORONOI插件無法直接生成二維長方形或三維長方體以外的其他形狀多面體，但用戶可以通過切除或面刨分等方式，獲得任意外形的多邊形或多面體模型，如下圖所示，為祖國陸地外形中填充隨機的Voronoi多棱柱的效果圖：

控制點漸變分布

插件目前在XYZ三個維度上，可以實現梯度網格，并提供了五種梯度方式，通過搭配不同的維度和梯度，可使模型在不同位置的晶粒加密，示例如下：

晶體優化

多邊形（晶體）的控制點一般是隨機生成，如下圖左側黑點，通過黑點位置可獲得多邊形邊界，但最終獲得的多邊形可能會非常不規則，且控制點和多邊形重心（紅點）偏離距離較大；為了使重心和控制點重合，將生成多邊形重心作為下一次迭代的控制點，重新獲得晶體分布，依次循環迭代N次，獲得的晶體將逐漸變規則，重心和控制點位置也將趨于重合。

刪除晶體短邊

隨機生成的晶體模型，通常會存在大量的短邊，影響網格劃分的質量，因此可以通過刪除短邊，從而減少畸變單元，提高網格質量。如下右圖所示，短邊為紅線位置，刪除短邊的方式是將短邊柔和到一個點（如右圖所示）。

晶體縮放

經常會遇到：使用有厚度晶界的需求。為了滿足這一需求，我們增加了二維三維模型晶體縮放功能，縮放的方式分為等比縮放和等距縮放。

光滑處理

利用泰森多邊形可以生成高含量骨料模型，普通的隨機投遞模型獲得的骨料含量是非常有限的。為實現高骨料含量模型，一方面可以采用晶體縮放技術，另一方面則可以在獲得的多邊形內部生產光滑顆粒，這樣就能更加逼近實際情況

晶體拉伸斷裂仿真

試件中，嵌入隨機的泰森（Voronoi）多邊形，模擬晶體與晶界，并采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive單元，不同材料強度條件下模擬拉伸斷裂效果動畫如下：

提示：動畫中展示的為等效塑性應變PEEQ云圖。

晶體切削仿真

試件中嵌入隨機的泰森（Voronoi）多棱柱，模擬晶體與晶界，并采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive單元，其中晶界位置的Cohesive單元強度低于晶體內部Cohesive單元時，模擬切削過程的塑性應變云圖和斷裂情況如下所示，觀察切屑的形態和破壞方式可知，該方法適合模擬脆性材料的切削過程。

溫馨提示：云圖結果雖為二維視角，但其實是三維模型（厚度方向取一個單元長度），二維模型Cohesive單元破裂后，切屑之間的接觸將成問題；應用三維Voronoi多棱柱模型，并結合通用接觸方法，可實現切削分離后的自接觸，從而避免切削的相互侵入。

晶體壓縮破碎仿真

首先生成三維Voronoi多面體模型，模型外形為長方體，通過剪裁操作，可以獲得圓柱體試件，采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive單元，其中晶界位置的Cohesive單元強度低于晶體內部Cohesive單元時，模擬獲得不同階段，試件的破壞情況如下，其中左側為晶體分布圖，右側為位移云圖：

動畫效果：

插件測試

測試電腦：CPU主頻2.5GHz，內存8G 1333MHz

【測試1】二維Voronoi多邊形

【測試2】三維Voronoi多棱柱

【測試3】三維Voronoi多面體