立方晶體材料
關注創建者：陸姐說 創建時間：2019-03-01
立方晶體材料的視頻教程
前面課程的補充-多相材料的晶體塑性有限元模擬（fcc/bcc的補充）
本課程是針對前面課程-《包含滑移、孿生變形機制的hcp金屬晶體塑性有限元》的補充，在UMAT中做了適當添加，能完成FCC/BCC的滑移與HCP滑移+孿生的雙相、多相材料晶體塑性建模模擬，注意的是針對FCC/BCC晶體材料，僅有滑移機制，無法進行FCC/BCC孿生的模擬。
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基于Abaqus軟件的晶體塑性有限元分析v2.0-(2)-材料幾何結構的理論基礎
基于Abaqus軟件的晶體塑性有限元分析v2.0-(2)-材料幾何結構的理論基礎，第2章是關于材料微觀結構理論基礎的講解，課程包含下面4部分內容： 2.1 材料微觀結構的建模方法匯總 2.2 Voronoi幾何模型的建模方法 2.3 Laguerre幾何模型的建模方法 2.4 真實晶粒幾何模型的建模方法 關鍵字：材料微觀結構；Voronoi幾何模型；Laguerre幾何模型；真實晶粒幾何模型
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基于Abaqus軟件的晶體塑性有限元分析v2.0-(1)-材料變形理論的理論基礎
基于Abaqus軟件的晶體塑性有限元分析v2.0-(1)-材料變形理論的理論基礎，第1章是關于晶體塑性變形理論基礎的講解，課程包含下面5部分內容： 1.1 金屬塑性成形的多尺度研究方法 1.2 晶體塑性理論的歷史和發展 1.3 晶體塑性變形的理論基礎 1.4 晶體塑性變形的數值求解 1.5 多晶變形與單晶變形的關系 關鍵字：金屬塑性成形；多尺度研究；晶體塑性理論；數值求解
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立方晶體材料的實例教程
日前，中科院力學所、上海交大和浙江大學的團隊在晶體材料中的基本缺陷 – 螺位錯在變形過程中的超聲速現象研究方面獲得重要進展。他們發現面心立方晶體材料中的螺位錯不僅能超聲速，并能穩定地以聲速運動。相關結果以"Supersonic Screw Dislocation Gliding at the Shear Wave Speed"為題發表在物理評論快報上（Physical Review Letters 122,045501 (2019)）。
金屬晶體的強度跟韌性很大程度上取決于位錯的運動性質，特別是螺位錯在材料的強度和變形能力中扮演重要角色。然而位錯的速度極限和確切的速度–應力關系尚不明確。傳統理論認為位錯超聲速運動所需能量具有奇異性，盡管后續的理論和模擬研究都表明位錯可以超聲速運動，但這些研究集中于刃位錯。該團隊利用分子尺度計算和理論分析，發現銅晶體中的螺型全位錯和螺型孿晶界不全位錯都能穩定地以聲速滑移，并都能超聲速運動(超過三個各向異性剪切波速，如下圖中的三個馬赫錐所示)。由于螺位錯運動過程存在結構不穩定性，超聲速螺位錯還是首次被模擬發現。同時，他們的工作表明，位錯的運動還與非施密特應力(不貢獻分解剪應力RSS)有關，與傳統施密特原理相悖。這項研究推翻了傳統連續介質力學中對超聲速位錯的認知，確認了超聲速螺位錯的存在。該研究結果為晶體材料的動態力學行為，以及孿晶界面的位錯運動提供更深入的理解。
各向異性晶體銅中超聲速螺位錯所產生的主要剪應力場（左側）以及其在超聲速運動時，突破三個剪切波過程中產生的馬赫錐
力學所彭神佑博士為論文第一作者，魏宇杰研究員為通訊作者，論文作者還包括上海交大金朝暉教授，浙江大學楊衛院士。
展開 軟物質材料的制備，性能表征和光學應用研究已成為當前研究的熱點。藍相液晶作為典型的軟物質材料，介于各向同性態和膽甾相之間的相態，具有不同的晶體對稱性，從各向同性態開始降溫，依次出現非晶態藍相III (BPIII)，具有O2 (P4232)對稱性的藍相II (BPII)和具有O8 (I4132)對稱性的藍相I (BPI)。目前，仍缺乏對藍相液晶BPIII，BPII和BPI間的相變過程的動態研究，其相變機理仍不甚清楚。
近日，中國科學院理化技術研究所王京霞研究員聯合華東理工大學鄭致剛教授，復旦大學，中國科學院化學研究所和日本中央大學等單位，在《Nature Communications》刊發了最新研究成果——《軟超材料非擴散相變：從非晶態到簡單立方和體心立方結構》。基于理化所前期研究發展的超穩定聚合物藍相液晶膜的制備（耐溫范圍 -190 ℃~350 ℃），結合透射電鏡、二維光學表征、同步輻射、原位激光及偏光顯微鏡對藍相液晶實空間微觀尺度和倒空間的動態觀察，證明藍相液晶BPIII?BPII和BPIII?BPI是非擴散相變過程，BPII?BPI之間是熱彈性馬氏體相變過程。利用藍相液晶的非擴散相變特征，制備了d色塊多疇藍相液晶膜，實現了60μm晶疇的微區激光和溫度可調控二進制三進制二進制碼。另外，還以BPII?BPI熱彈性馬氏體相變為模型，證明熱彈性馬氏體相變過程是具有兩步轉變過程。
圖1. 藍相液晶相變過程中織構的演變，聚合物穩定藍相液晶在Stage IV具有-190-340 ℃的溫度穩定性.
展開 具有立方結構的IV族碲化物半導體(PbTe和SnTe)已經引領了熱電領域的諸多革新。近年來， 非立方相化合物GeTe與MnTe也表現出很好的熱電前景。
同濟大學材料科學與工程學院裴艷中課題組在Science China Materials上發表文章，介紹了一種新型高效非立方相熱電材料MnGeTe2。
MnGeTe2是GeTe與MnTe的衍生化合物。本征態MnGeTe2因單質鍺的析出而存在高濃度的陽離子空位， 載流子濃度高達~3.6×1021cm?3，遠高于熱電應用所需，通過Bi的摻雜可使得載流子顯著降低(室溫下MnGe0.9Bi0.1Te2載流子約為~9×1020cm?3)。
圖1 室溫下MnGeTe2的結構
在這樣大的載流子濃度范圍內，一方面可以基于聲學聲子散射機制下的單拋物帶模型，實現對載流子輸運性質進行全面的評估; 另一方面還可以實現熱電功率因子的優化。此外，由于材料中存在高度無序的陽離子和陽離子空位，可在測試溫度范圍內獲得1.2 W m?1 K?1甚至更低的晶格熱導率。
當載流子濃度達到優化值~9×1020 cm?3時，在850 K各向同性的立方相下可獲得接近1.0的zT值以及高于200 HV的維氏硬度值，進一步證實MnGeTe2是一個很有前景的熱電材料。
Promising cubic MnGeTe2 thermoelectrics
周斌強, 李文, 王曉, 李娟, 鄭良濤, 高博, 張馨月, 裴艷中
Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9328-5
展開 具有立方結構的IV族碲化物半導體(PbTe和SnTe)已經引領了熱電領域的諸多革新。近年來， 非立方相化合物GeTe與MnTe也表現出很好的熱電前景。
同濟大學材料科學與工程學院裴艷中課題組在Science China Materials上發表文章，介紹了一種新型高效非立方相熱電材料MnGeTe2。
MnGeTe2是GeTe與MnTe的衍生化合物。本征態MnGeTe2因單質鍺的析出而存在高濃度的陽離子空位， 載流子濃度高達~3.6×1021cm?3，遠高于熱電應用所需，通過Bi的摻雜可使得載流子顯著降低(室溫下MnGe0.9Bi0.1Te2載流子約為~9×1020cm?3)。
圖1 室溫下MnGeTe2的結構
在這樣大的載流子濃度范圍內，一方面可以基于聲學聲子散射機制下的單拋物帶模型，實現對載流子輸運性質進行全面的評估; 另一方面還可以實現熱電功率因子的優化。此外，由于材料中存在高度無序的陽離子和陽離子空位，可在測試溫度范圍內獲得1.2 W m?1 K?1甚至更低的晶格熱導率。
當載流子濃度達到優化值~9×1020 cm?3時，在850 K各向同性的立方相下可獲得接近1.0的zT值以及高于200 HV的維氏硬度值，進一步證實MnGeTe2是一個很有前景的熱電材料。
Promising cubic MnGeTe2 thermoelectrics
周斌強, 李文, 王曉, 李娟, 鄭良濤, 高博, 張馨月, 裴艷中
Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9328-5
展開 材料參數必須在轉變溫度或低于轉變溫度時測量。
損傷的發展可以公式化為:
公式中分母表示單元失效對應的Johnson-cook等效塑性應變，公式為：
分子表示為等效塑性應變增量，公式為：
公式中可以看到，損傷隨著塑性應變的增大不斷累積，直至材料的失效，通過損傷變量進一步與晶體材料的屈服面或者彈性性能的退化可以實現材料彈-塑-損傷的耦合模擬，當不對其進行耦合時，可以用來判斷材料的失效狀態與相關參數的關系。
參考文獻：《Crystal plasticity finite element modeling and simulation of diamond cutting of polycrystalline copper》編寫對應的材料子程序。在huang晶體塑性程序的基礎上，調用johnson-cookd損傷函數，編寫過程中，需要自定義響應的狀態變量，如等效塑性應變，等效塑性應變率，損傷變量，以及是否進行損傷單元的刪除分析。其中等效塑性應變增量的計算，通過滑移系統的分切應力與對應滑移系統剪切應變的乘積絕對值之后與等效應力的比值獲得。并最終實現損傷的表征，采用umat子程序進行編寫。
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subroutine vumat(nblock, ndir, nshr, nstatev, nfieldv, nprops,
* lanneal, steptime, totaltime, dt, cmname, coordmp, charlength,
* props, density, straininc, relspininc, tempold, stretchold
聲學超材料，拓撲聲子晶體，高斯波束，聲學超通，壓電，微流體，能帶、帶隙 部分課程視頻+案例 【閑魚】https://m.tb.cn/h.g0GQqLC?tk=JNVxWsRPl66 CZ3452
Johnson-cook 損傷起始準則是延性損傷準則模型的一個特例，用于預測延性金屬中孔洞的形核、生長和聚結導致的損傷起始。該模型假設損傷開始時的等效塑性應變是應力三軸性和應變率的函數。同時可以考慮溫度的影響。
包含的材料參數有：
失效相關參數：d1-d5。
金屬的熔化溫度：<span tabindex="0" data-mathml="
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群里大佬推薦的書，對于新手入門很友好，原理，操作都有提到。
? 基于Prisms晶體塑性軟件FCC材料拉伸壓縮軋制的織構演化
案例實操
1，基于dream3d管道生成長寬高為32*32*32的多晶模型，共包含322個晶粒
2，對于fcc，bcc材料分別施加工程應變為50%的拉伸和壓縮載荷
3，得到材料的應力應變曲線和變形后的取向分布情況
材料的初始取向分布
初始的晶體幾何模型
拉伸變形后材料的等效應力分情況
材料力學低碳鋼拉伸試驗中，材料的變形分為四個階段：彈性階段、屈服流動階段、強化階段和徑縮斷裂階段，如圖1，其中當材料經過d點后，材料很快發生斷裂，該點對應的應力σb即為強度極限。但這只是實驗觀察到的現象，它與材料的理論斷裂值還有很大的區別。
假設材料的斷裂是由于原子間距被拉的太遠，超過了極限從而發生的斷裂。我們知道，原子之間的力與原子間的距離存在一定的關系，當原子靠的特別近的時候
009 - COMSOL含Kerr材料的二維光子晶體波導（僅包含模型文件，40元）
基本介紹：
主要內容：根據發表在Journal of Modern Optics上的文獻《A novel proposal for all-optical compact and fast XOR/XNOR gate based on photonic crystal 作者：Golnaz Tavakoli
晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
這篇文章講解如何使用晶體塑性有限元方法(CPFEM)進行不同晶格材料以及多相材料的變形模擬，CPFEM是基于商業有限元軟件ABAQUS完成的建模，晶體塑性本構模型是使用的開源的UMAT用戶子程序(源碼和inp文件見附件)。采用CPFEM模擬了面心立方結構(FCC)、體心立方結構(BCC)和密排六方結構(HCP
奧氏體不銹鋼的晶體結構是面心立方，由于面心立方晶體結構的金屬材料比體心立方具有更多的滑移面，因而表現出良好的韌性和應變強化性能。另外，在壓力容器設計中，選用不銹鋼往往是為了防腐蝕和滿足溫度的特殊要求這兩個目的，加上不銹鋼與碳素鋼和低合金鋼相比價格昂貴，所以其壁厚都不會很厚。因此，從正常操作的安全性考慮，沒有必要對奧氏體不銹鋼制壓力容器提出焊后熱處理的要求。
本文來自“材料基”。
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