1. 插件啟動方式

首先啟動Abaqus界面，單擊菜單欄AbqVoronoi，點擊子菜單中的選項可啟動不同的晶體模型生成模塊，包括：Voronoi2D模塊(生成二維Voronoi模型)、Voronoi3D模塊(生成三維Voronoi模型)、VoronoiEG模塊(生成網格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他輔助工具)，如圖所示：

圖1.1 啟動三維多晶模型生成插件

2. Voronoi2D模塊

Voronoi2D模塊包括：Basic Voronoi2D和BSpline Voronoi2D模塊，其中Basic Voronoi2D模塊可生成矩形和圓形邊界的二維Voronoi晶體模型；BSpline Voronoi2D模塊可生成在每個晶胞中填充B樣條曲線的模型。

2.1 Basic Voronoi2D模塊

BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.1 Basic Voronoi2D模塊矩形邊界模型用戶界面

圖2.2 Basic Voronoi2D模塊圓形邊界模型用戶界面

2.2 BSpline Voronoi2D模塊

BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.3 BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面

3. Voronoi3D模塊

Voronoi3D模塊包括：Basic Voronoi3D模塊、Multiphase Voronoi3D模塊、Weighted Voronoi3D模塊、Gradient Voronoi3D模塊和UserDefine Voronoi3D模塊。

3.1 Basic Voronoi3D模塊

Basic Voronoi3D模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.1 Basic Voronoi3D模塊長方體邊界模型用戶輸入界面

Basic Voronoi3D模塊生成圓柱體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.2 Basic Voronoi3D模塊圓柱體邊界模型用戶輸入界面

Basic Voronoi3D模塊生成球體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.3 Basic Voronoi3D模塊球體邊界模型用戶輸入界面

Basic Voronoi3D模塊生成拉伸模型的用戶輸入界面如下：

圖3.4 Basic Voronoi3D模塊拉伸模型用戶輸入界面

3.2 Multiphase Voronoi3D模塊

Multiphase Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.5 Multiphase Voronoi3D模塊用戶輸入界面

Cell Size輸入參數說明：(1) Size[radius]列指該相晶體的半徑大小，記為; (2) Num列指該相晶體的數量，記為。和需保證以下關系：

式中為多相晶體相數，為長方體總體積。

該模塊支持用戶輸入固定位置晶胞，點擊“Set Fixed Grain”按鈕可進行相應輸入，輸入界面如下：

圖3.6 固定晶胞參數輸入界面

3.3 Weighted Voronoi3D模塊(測試版)

Weighted Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.7 Weighted Voronoi3D模塊的用戶輸入界面

Cell Info輸入參數說明：(1) Ratio列指該相晶體體積和占體積的比率，記為，必須保證; (2) Num列指該相晶體的數量。Ratio列中支持存在一個為“-1”的值，其Ratio值為。

3.4 Gradient Voronoi3D模塊

Gradient Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.8 Gradient Voronoi3D模塊用戶輸入界面

Cell Size輸入參數說明：Size Limit代表Z方向上下邊界的晶體大致半徑，支持兩種分布：Ramp和Pow2，晶體大致大小隨Z的變化如下：

圖(a) Ramp分布

圖(b) Pow2分布

圖3.9 Gradient Voronoi3D模塊晶體大小分布

3.5 UserDefine Voronoi3D模塊

UserDefine Voronoi3D模塊生成用戶輸入界面如下：

圖3.10 UserDefine Voronoi3D模塊自定義Part用戶輸入界面

圖3.11 UserDefine Voronoi3D模塊自定義形核點用戶輸入界面

4. VoronoiEG模塊

VoronoiEG模塊包括：Basic VoronoiEG和Smoothing VoronoiEG子模塊；

4.1 Basic VoronoiEG模塊

Basic VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.1 Basic VoronoiEG模塊用戶輸入界面

4.2 Smoothing VoronoiEG模塊

Smoothing VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.2 Smoothing VoronoiEG模塊用戶輸入界面

其中參數Type有兩個可選項，分別為Closed和Open。Close代表所有晶體均封閉；Open代表邊界處的晶體為開口狀態。

5. 其他工具

目前插件提供晶體隨機取向設置模塊，其用戶界面如下圖所示：

圖5.1 晶體隨機取向設置模塊用戶界面

其中Rotation Type參數有4個可選項，分別為Full Random、X Rotation、Y Rotation和Z Rotation。Full Random表示晶體取向完全隨機；X Rotation表示所有晶體取向的X方向不變；其他兩個選項亦同。

6. 插件通用參數說明

(1) 生成算法：Uniform和Random算法。Uniform生成的模型每個晶體大小比較均勻，Random算法生成的模型晶體大小比較隨機，并受最小距離約束(該參數可一定程度控制晶體均勻度)

圖(a) Random算法

圖(b) Uniform算法

圖6.1不同生成算法生成的晶體模型結果

(2) Gap參數：Gap參數用于設置晶界的厚度。若Gap值設置為0，代表晶體無實體晶界；若Gap值設置大于0，則會在所有晶體間生成指定厚度的實體晶界，厚度值為Gap值，如圖所示：

圖6.2 晶體實體晶界厚度示意圖

7. 其他可間接生成的模型

7.1 線框模型

生成的Voronoi模型經過處理后可生成如下圖所示的線框模型，可用于梁/桿單元有限元分析：

圖7.1 線框模型示例

7.2 泡沫結構模型

插件生成的Voronoi模型經過處理后可得到泡沫結構模型，可用于泡沫結構的力學性能有限元分析，可生成的泡沫結構模型的類型如下：

圖(a) 殼模型	圖(b) 實體模型
圖(c) 網格模型	圖(d) 特殊分布模型(Weighted模型)

圖7.2 泡沫結構模型示例

注：任何可生成三維幾何Voronoi模型的模塊均可用于創建泡沫結構模型。

7.3 支撐結構模型

插件可對自定義模型生成Voronoi支撐結構，示例如下：

圖7.3 支撐結構模型示例

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