目前voronoi晶粒模型已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，材料的穿晶斷裂和沿晶斷裂是失效的兩種主要表現(xiàn)形式，建立晶粒模型是分析材料性能和失效機(jī)制的前提條件。

1 自編程建立voronoi模型（總體思想是借助于MATLAB或Python中的voronoi函數(shù)）:

 a 對(duì)于二維模型目，前有兩種主要的方式，第一是通過MATLAB的voronoi函數(shù)編程建立晶粒模型，然后導(dǎo)入ABAQUS進(jìn)行后續(xù)分析；第二是通過Python編程，直接在ABAQUS中生成模型，下面給出一幅由第一種方法和第二種方法都可快速生成的二維voronoi圖片:

b對(duì)于三維模型，目前也是主要有以上兩種方法生成，但是對(duì)于三維模型，如果由MATLAB中的voronoi函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)晶粒模型創(chuàng)建，那么，必須還要通過MATLAB再編一個(gè)提取定點(diǎn)坐標(biāo)，然后由點(diǎn)構(gòu)建線，由線構(gòu)建面，由面構(gòu)建體的程序，然后把模型導(dǎo)入ABAQUS中，雖然可以實(shí)現(xiàn)，但是過程比較復(fù)雜，因此，一般都選擇第二種方法。第二種方法就是使用Python中的voronoi函數(shù)直接編程實(shí)現(xiàn)，這樣模型無需通過中間過程，便可以直接在ABAQUS中生成，因?yàn)槭褂肞ython編程晶粒模型，必須借助于Python的一些庫，所以我們需要提前安裝這些庫文件。下面給出使用Python二次開發(fā)編程建立的三維voronoi晶粒模型:

2 使用插件建立voronoi模型:

當(dāng)然，對(duì)于二維和三維模型目前還有一些公開的插件和收費(fèi)的插件可用，公開的插件用于二維voronoi模型建立的有homtool插件，對(duì)于三維voronoi模型建立的有應(yīng)用于linux系統(tǒng)上的neper軟件，這需要具備一定的linux基礎(chǔ)，另外需要詳細(xì)研究neper的使用。

3 voronoi晶粒開裂的仿真

 a 通過在實(shí)體單元間批量插入cohesive   單元法

晶粒的沿晶斷裂比較好實(shí)現(xiàn)，在高版本的ABAQUS軟件中（ABAQUS2016以上版本），可以輕松實(shí)現(xiàn)在晶粒界面批量插入cohesive單元，從而模擬晶界開裂，當(dāng)然，這個(gè)批量插入也可以通過自編程或相關(guān)插件實(shí)現(xiàn)。

晶體內(nèi)穿晶開裂和沿晶開裂同時(shí)發(fā)生時(shí)，這就必須通過自編程或插件實(shí)現(xiàn)，目前個(gè)人已經(jīng)可以做到，分別為晶粒內(nèi)和晶界的cohesive單元設(shè)置不同的損傷屬性即可。

 b 是借助于ABAQUS中自帶的損傷笨狗，例如金屬的延性損傷，剪切損傷等等來通過單元?jiǎng)h除的方法實(shí)現(xiàn)晶粒內(nèi)裂紋擴(kuò)展的模擬。

下面給出幾幅圖，分別是二維和三維voronoi模型中批量嵌入cohesive單元，都分別在晶內(nèi)嵌入和晶界嵌入:

最后再給出兩幅圖，分別是通過批量嵌入cohesive單元模擬晶體失效和通過ABAQUS自帶損傷笨狗模擬晶體失效:

注:第一晶粒拉伸失效圖選自星辰北極星公眾號(hào)里的截圖。

總結(jié):

以上二維和三維voronoi模型的建立都可以通過編程方法實(shí)現(xiàn)，cohesive的批量插入都可以通過插件實(shí)現(xiàn)，晶粒的失效可以通過批量插入cohesive單元實(shí)現(xiàn)或ABAQUS自帶笨狗實(shí)現(xiàn)，如果有感興趣的或者有需要的可以站內(nèi)私信。

希望這個(gè)總結(jié)能給正接觸voronoi和ABAQUS的進(jìn)階同學(xué)一些幫助。

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