基于huang.for結合cohesive單元模擬晶粒之間的晶界開裂

   已有大佬做了基于cohesive+泰森多邊形(Voronoi)插件模擬晶粒之間的晶界開裂的視頻,這個視頻中晶粒模型主要是通過homtools插件建立的,cohesive單元的建立是通過Cohesive_generator_2D3D插件實現的。附上視頻鏈接:

   在Neper中建立晶粒模型劃分網格時也可以批量插入0厚度cohesive單元,我之前進行了嘗試,這里給出一個示例。在Neper中生成一個1×1的二維正方形晶體模型,平均晶粒尺寸為0.08,圓形度為0.1,共196個晶粒:

neper -T -n from_morpho -dim 2 -domain "square(1,1)" -morpho "diameq:lognormal(0.08,0.01),1-circularity:lognormal(0.100,0.03)" -oriformat plain -oridescriptor euler-bunge -reg 1 -o cp1

劃分網格并生成inp文件:   

neper -M cp1.tess -rcl 1.2 -elttype tri -pl 15 -interface cohesive -format inp -o abq_input
基于huang.for結合cohesive單元模擬晶粒之間的晶界開裂的圖1

    注意這里的命令-pl是為了減輕網格的過度細化,避免局部網格過密,這一問題在neper的github討論中提到過,附上地址:https://github.com/neperfepx/neper/discussions/777

    命令-interface cohesive是在晶界處批量插入0厚度cohesive單元,遺憾的是,neper暫時不支持插入非0厚度的cohesive單元(https://github.com/neperfepx/neper/discussions/192)。此外,晶粒網格選擇了三角形單元,neper生成2維cohesive單元時似乎不支持四邊形單元劃分(https://github.com/neperfepx/neper/discussions/98),另外一個討論中(https://github.com/neperfepx/neper/discussions/481)作者說明了它不適用于六面體網格,但Neper2CAE似乎可以完成這項工作,感興趣的讀者可以自行查找。

    從neper導出inp文件后,需要對該inp文件進行一個簡單的前處理,為每一個晶粒建立單獨的材料并輸入材料參數,這部分工作可以參考Github上的工作Neper2Abaqus(https://github.com/smrg-uob/Neper2Abaqus?tab=readme-ov-file)。Neper2Abaqus是通過Bunge歐拉角和晶體坐標向量計算全局坐標向量并輸入到abaqus的材料屬性中,此外還需要為inp文件的每個晶界集合創建單獨的截面,以便指派材料屬性,并設置粘聚力模型的材料參數。

   在abaqus中導入inp文件之后,可以根據自身需要修改cohesive單元的控制屬性:

基于huang.for結合cohesive單元模擬晶粒之間的晶界開裂的圖2

    這里對模型施加了一個拉伸荷載,采用黃永剛老師的晶體塑性子程序huang.for,然后提交作業就可以計算得到應力云圖:

基于huang.for結合cohesive單元模擬晶粒之間的晶界開裂的圖3

這里附上計算文件:


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