《ABAQUS中泰森多邊形Voronoi和有限離散元FDEM結合的晶體斷裂仿真》

作者：星辰北極星

  這個專題是依托于POLARIS_Voronoi插件制作的一套仿真案例視頻，講述Voronoi多邊形結合FDEM在晶體仿真中的一些應用；FDEM是FEM和DEM的一個組合縮寫，也就是“有限離散元方法”，結合了有限元和離散元的特征，在ABAQUS中主要通過大量嵌入Cohesive單元來實現，這一方法目前廣泛應用于巖石、玻璃、陶瓷等脆性材料的破碎仿真。

【課程內容】

 第1章：課程概述

 第2章：POLARIS插件

    2.1 POLARIS_Voronoi插件介紹

    2.2 POLARIS_InsertCohElem插件介紹

 第3章：ABAQUS-Standard隱式分析案例

    3.1 基于Cohesive單元的彈塑性斷裂仿真基礎

    3.2 平面二維晶體試件的彈塑性拉伸斷裂仿真（二維多邊形）

 第4章：ABAQUS-Explicit顯式分析案例

    4.1 晶體試件的切削仿真（三維多棱柱）

    4.2 圓柱多晶體試件的壓縮破碎仿真（三維多面體）

【案例：晶體拉伸斷裂仿真】

  本例采用ABAQUS/Standard隱式計算方法，模型為平面二維多邊形，Voronoi控制點的分布是非均勻的，兩邊密，中間稀疏，類似于金屬材料經過表面處理后的晶粒細化，這種模型需要人為指定晶體控制點位置才能實現；此外，模型中的實體單元采用彈塑性材料的，因此是一種基于Cohesive方法的彈塑性斷裂分析的案例（本案例已經添加到Cohesive專題中）。

【案例：晶體切削仿真】

  本例采用ABAQUS/Explicit顯式動力學分析方法。試件為三維平板，厚度方向取一層單元，因為三維模型的通用接觸可以自動考慮Cohesive單元破壞后的接觸問題；通過這一模型，可以分析材料參數、刀具形態、工藝數據對切屑形態的影響，該方法特別適合于脆性材料的切削仿真。

【案例：晶體壓縮破碎仿真】

  本例同樣采用ABAQUS/Explicit顯式動力學分析方法。試件為三維圓柱體，內部由多面體組成，荷載為準靜態的壓縮加載，因此需要控制加載速度和質量縮放系數，防止動能過大，同時通過這個案例，讓大家了解網格質量對顯式計算的重要性，并學習和掌握網格編輯工具的使用技巧。