題記: 本文作者購買了工作室的泰森插件, 在使用了一段時間后, 對Neper和插件的使用方面有一些感受, 因此發來了用后感 .

如果你是做晶體塑性的小伙伴，那這篇文章絕對值得你去閱讀。這個課題其實是比較困難的，先不說所謂復雜的晶體塑性本構模型。就只是第一步建立多晶CAE模型就會讓很多人焦頭爛額，那么今天作者給大家推薦一款方便好用的生成voronoi多晶模型的Abaqus 插件- voronoi 3D。

眾所周知，由法國école des Mines de Saint-étienne學校的Romain Quey博士開發的Neper軟件是目前比較專業的生成voronoi模型軟件之一。它是在linux環境下開發的，對使用者的要求相對比較高，尤其初學者不懂linux命令情況下安裝軟件就夠折騰一天了，而且上手難。而今天給大家的這款Abaqus插件-voronoi 3D非常簡單，容易上手。兩個軟件界面對比如圖1所示，這誰簡單誰復雜就一目了然了。

(a) Neper軟件

(b) voronoi 3D 插件

圖1. Neper與voronoi 3D 插件界面對比

接下來我們來說具體操作，voronoi 3D 插件是需要先在Abaqus里面建好模型并畫好網格(根據本人科研需要，這里以六面體網格為例)，然后直接使用插件，選擇Model和Part，如果你的模型界面只有一個模型，這里也不需要操作。Cell MinDist是晶粒之間的最小尺寸，Cell Num是晶粒數量，在Algorithm可以選擇random(將會生成隨機晶粒) 和uniform (將會生成均勻晶粒)。點擊OK即可生成你想要的多晶體模型。是不是簡單又方便？我們一起來看一下效果吧(如圖2所示)。如果你用過Neper軟件，你會知道Neper是先生成模型，然后在用Gmsh去畫網格，而經常會出現的一個問題是：在模型中有時候會有一個很小很小的晶粒，而你的網格尺寸卻受這個最小晶粒的影響，從而導致產生網格數量很大的模型(有時候可能導致無法計算)。使用該插件則不會出現此問題，因為我們預先畫好了網格。

圖2. voronoi 3D 插件生成的多晶體模型

看到這里有人會問既然你說Neper很專業了，為什么還要推薦這個插件？它的優勢在哪里？這其實就是我想說的，有時候我們的研究會考慮孔洞的增長(void growth)， 就需要含孔洞的晶體模型。而恰好它對于含孔洞的多晶體模型具有絕對的優勢(一點也不夸張)，不信？先來看對比(如圖3所示)。從圖中我們可以發現Neper生成的模型孔洞竟然失真了！！！！而推薦的插件生成的模型很完美。 在筆者沒發現這個插件的時候焦頭爛額的研究了2周Neper軟件都沒有解決問題，當看到這個軟件的時候是無比的興奮，模型問題就迎刃而解了。

(a)Neper (b) voronoi 3D (elementgroup)

圖3. Neper與voronoi 3D插件對于含孔洞模型生成對比

除此之外，該插件還有很多強大的功能，比如直接生成正方體、圓柱、球晶體、柱狀晶體等模型，這個功能在Neper也可以簡單實現，結果與voronoi 3D插件一樣，這里用1000個晶粒來做一下測試對比，如圖4所示。筆者也測試了相應的CPU時間，總的來說相差不大，只是Abaqus voronoi 3D插件需要顯示晶粒顏色(在Abaqus里是set)時需要較長的加載時間。

（a）Neper

（b）voronoi 3D插件

圖4. Neper與voronoi 3D插件生成對比

最后在這里，筆者覺得有必要特別強調一下這個多相、雙相晶體模型。這也是此插件的一個優勢所在。事實上，Neper官方寫的可以生成多相、雙相晶體模型，但目前版本(v4.4.1) 的劃分是根據晶粒編號或者體積大小等區分相，Neper命令如下：neper -T -n 1000 -group "id<=500?1:2"。而采用voronoi 3D插件可以直接控制每相的體積分數，可以說是very nice 了。兩款軟件所生成的模型對比如圖5所示。

(a)Neper (b) voronoi 3D

圖5. 多相(雙相) 晶體模型

綜上所述，對于晶體塑性科研人員來說是這是相當不錯的一個Abaqus插件了。如果各位科研人員需要此插件，可以通過公眾號聯系我們。

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