PBCs
關(guān)注創(chuàng)建者：EvilRazr 創(chuàng)建時(shí)間：2019-02-25
PBCs的視頻教程
考慮分層失效的三維RVE模型的建立與分析
(4) 通過(guò)修改輸出的inp文件（含equation）,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的周期性邊界條件，比如一個(gè)方向或者兩個(gè)方向的PBC。 PBC PLUS的局限性： （1）前提為周期性網(wǎng)格，三維RVE模型 （2）不可對(duì)多個(gè)part的零厚度cohesive單元建立PBC 插件PBC PLUS已申請(qǐng)軟件著作。
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abaqus腳本插件031-使用python生成二維PBC周期性邊界條件RVE（2025-09-05）-mark
abaqus腳本插件031-使用python生成二維PBC周期性邊界條件RVE（2025-09-05）-mark
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PBCs的實(shí)例教程
? Easy-PBC使用教程
EasyPBC 是由英國(guó)阿伯丁大學(xué)（University of Aberdeen）的 Sadik Omairey 用 python 開發(fā)的開源 ABAQUS CAE 接口插件，用于施加周期性邊界條件同時(shí)還可以估算周期性代表體積元的等效彈性常數(shù)。該軟件使用時(shí)需要用戶在 CAE 中自定義 RVE，然后借助該插件施加周期性邊界條件使用時(shí)將該軟件放在abaqus的plug-in文件夾下面即可使用，具體使用過(guò)程這里以一個(gè)案例進(jìn)行說(shuō)明
案例說(shuō)明：（以雙相為列子，類似可以推廣至多相）
1，建立雙相材料的RVE模型，基體的尺寸為1*1*1（mm），材料為鋁（第一相）。增強(qiáng)材料為r=0.25,h=1(um)的圓柱，材料為低碳鋼，（第二相）
2，賦予材料對(duì)應(yīng)的彈性屬性，基體楊氏模量為68.3Gpa，泊松比為0.3，纖維楊氏模量為210Gpa，泊松比為0.33
3，對(duì)材料進(jìn)行網(wǎng)格劃分
4，啟用EasyPBC插件，并選擇計(jì)算內(nèi)容，這里選擇計(jì)算兩相材料的X，Y，Z方向的等效的楊氏模量，和12，23，13的剪切模量，以及泊松比
5，后處理材料數(shù)據(jù)
雙相材料模型圖
楊氏模量E（Gpa）
泊松比μ
體積分?jǐn)?shù)
鋁（基體）
68.3
0.3
0.196
低碳鋼（增強(qiáng)）
210
0.33
0.804
材料的應(yīng)力分布情況
材料等效彈性屬性
多相的情況類似（可自行嘗試）
展開 本案例在Abaqus內(nèi)采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進(jìn)行建模，建立的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)代表性體積單元(Representative Volume Element, RVE)在幾何上具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)，包含砂漿、骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)、骨料三相材料。
案例中砂漿采用混凝土塑性損傷本構(gòu)模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)采用弱化的砂漿模型。
對(duì)代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對(duì)模型提交分析并查看結(jié)果。
從模擬結(jié)果反映出混凝土的損傷首先發(fā)生在骨料與水泥的界面過(guò)渡區(qū)，并向沿著界面過(guò)渡區(qū)向砂漿基體周圍擴(kuò)散。
編輯
混凝土表征體單元最終會(huì)因產(chǎn)生貫穿裂紋而發(fā)生破壞。
展開 </p><p><strong><em>對(duì)于PBC這種方法，位移場(chǎng)并不是唯一的：剛性平移不受周期性條件的固定，可以通過(guò)在RVE中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)上固定位移來(lái)使解唯一。
下面是在上述模型基礎(chǔ)上修改的周期性骨料隨機(jī)生成模型：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202104/706661ddedae426f98ef9cd2d7e11d81.gif" title="2D_PBC.gif" alt="2D_PBC.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202104/706661ddedae426f98ef9cd2d7e11d81.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202104/706661ddedae426f98ef9cd2d7e11d81.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/202104/706661ddedae426f98ef9cd2d7e11d81.gif">
</div><p>由此可見，通過(guò)一定的陣列，完全能拼出整個(gè)宏觀模型。
展開 2， 耦合式求解器（PBCS)：壓力和動(dòng)量方程同時(shí)求解。
密度基耦合求解器一種算法：同時(shí)求解動(dòng)量，能量，質(zhì)量和組分方程組。通過(guò)狀態(tài)方程得到壓力，其他標(biāo)量通過(guò)分離方式求解。
DBCS 可以按隱式或者顯式方式求解：1，隱式采用Gauss-Seidel迭代求解所有變量。2，顯式采用多步R-K顯式時(shí)間積分法。
如何選擇求解器？？？？？？
1，壓力基耦合求解器（PBCS)適合于大多數(shù)單向流，比分離求解器性能更好。但是 : 1, 不能用于多相流（歐拉),周期質(zhì)量流和NITA。2，比分離式多用1.5-2倍內(nèi)存。
2，密度基求解器適用于密度，動(dòng)量，能量，組分間強(qiáng)烈耦合的情況。（如超高音速流動(dòng)，伴有燃燒的高度可壓流動(dòng)）
隱式方法一般優(yōu)于顯式，因?yàn)轱@式對(duì)時(shí)間步有嚴(yán)格限制。
顯式方法一般用于流動(dòng)時(shí)間尺度和聲學(xué)時(shí)間尺度相當(dāng)?shù)那闆r。（如高馬赫數(shù)激波的傳播）
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PBCs的最新內(nèi)容
多晶塑性任意復(fù)雜網(wǎng)格周期性邊界的施加3個(gè)月前
這帶來(lái)的價(jià)值非常直接：
不犧牲網(wǎng)格質(zhì)量：可以在需要的區(qū)域加密、在晶界處優(yōu)化單元形狀，而無(wú)需為了配對(duì)去遷就對(duì)邊節(jié)點(diǎn)；
適配真實(shí)復(fù)雜幾何：晶粒邊界、第二相形狀、孔洞等可以更自然地離散，減少“鋸齒邊界”帶來(lái)的假象；
提升建模效率：無(wú)需反復(fù)調(diào)網(wǎng)格去滿足周期配對(duì)，顯著降低前處理成本；
更穩(wěn)健的多物理耦合：對(duì)相場(chǎng)裂紋、擴(kuò)散–力學(xué)耦合、損傷演化等，邊界幾何與網(wǎng)格質(zhì)量常是結(jié)果可靠性的前提，非匹配 PBC
圖1結(jié)構(gòu)及材料示意圖
在仿真過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)采用了完美匹配層（PML）邊界條件和周期性邊界條件（PBC），以提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。通過(guò)掃描周期性模擬區(qū)域的面積，結(jié)果如圖2所示，故確定1μm×1μm為最佳模擬區(qū)域尺寸，此時(shí)光提取效率達(dá)到22.38%。
數(shù)值案例如下：
建立一個(gè)包含20個(gè)晶粒8000個(gè)單元的RVE模型，如下所示
給定對(duì)應(yīng)的初始形核臨界位錯(cuò)密度和初始的形核率計(jì)算公式以及晶界遷移率公式，通過(guò)施加周期性邊界PBC沿著X方向壓縮45%（使用鎳基高溫合金的材料參數(shù)）。
8ks8JTiFZEapREaFyXVYWd86zprnOj6ZgWqdHjUL6oPuVEeupqrrRZUeIneKRkvmzWI1NZa7wSLDIbYk1SxzLdetLxjGQ2vdgU3HNNS6bZUEigbACpDpAx+1h1tkYvkeRDRlAylH6unVAaF5KkrZrGmZZzcamY09eicaWt0g8i8ftNlrN9Wnquk5STVYZ1Q+mc9EdJxrbZ6ahT9OWlaGlstHpqg9HHlFhd5LaGSl8XYjsrKNrqCxTWypWoAq4cWQIFpFAHWa/u7siGEBLsf1G16oTaXvQLghR81HXbR636Pbc9PWsTPVJha
本案例在Abaqus內(nèi)采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進(jìn)行建模，建立的混凝土細(xì)觀結(jié)構(gòu)代表性體積單元(Representative Volume Element, RVE)在幾何上具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)，包含砂漿、骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)(Interfacial Transition
模型具備周期性邊界條件（PBC），可用于代表性體積單元（RVE）的研究。
模型展示
插件可基于隨機(jī)生長(zhǎng)四參數(shù)法生成具有周期性邊界條件（Periodic Boundary Condition，PBC）的代表性體積單元（Representative Volume Elementary，RVE）模型等。
可將生成的模型創(chuàng)建網(wǎng)格部件后刪除孔隙單元來(lái)實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)并進(jìn)行模擬分析。
插件介紹
Random Sphere RVE 3D (Mesh) - AbyssFish 插件可在Abaqus生成三維具備周期性邊界條件(Periodic Boundary Conditions, PBC)的隨機(jī)球體骨料及骨料-水泥界面過(guò)渡區(qū)(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。
模型展示
插件可基于隨機(jī)生長(zhǎng)四參數(shù)法生成具有周期性邊界條件（Periodic Boundary Condition，PBC）的代表性體積單元（Representative Volume Elementary，RVE）模型等。
使用教程
模型以三維軸壓試件為例，介紹QSGS3D插件的使用方法。
3 ) 求解器 及算法的選擇 ：由于壓力基耦合求解器(PBCS)具有計(jì)算內(nèi)存少的優(yōu)點(diǎn)所以采川PBCS求解器。為加快收斂，采用POIS二階迎風(fēng)算法(second—order—upwind )。
4 ) 邊界條件的設(shè)置：把進(jìn)口壓力沒(méi)置為額定壓力5050Pa。出口壓力設(shè)置為背值0。
