PBC
關注創建者：杰杰cae 創建時間：2019-08-17
PBC的視頻教程
考慮分層失效的三維RVE模型的建立與分析
(4) 通過修改輸出的inp文件（含equation）,實現個性化的周期性邊界條件，比如一個方向或者兩個方向的PBC。 PBC PLUS的局限性： （1）前提為周期性網格，三維RVE模型 （2）不可對多個part的零厚度cohesive單元建立PBC 插件PBC PLUS已申請軟件著作。
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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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PBC的實例教程
? Easy-PBC使用教程
EasyPBC 是由英國阿伯丁大學（University of Aberdeen）的 Sadik Omairey 用 python 開發的開源 ABAQUS CAE 接口插件，用于施加周期性邊界條件同時還可以估算周期性代表體積元的等效彈性常數。該軟件使用時需要用戶在 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將該軟件放在abaqus的plug-in文件夾下面即可使用，具體使用過程這里以一個案例進行說明
案例說明：（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，賦予材料對應的彈性屬性，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，對材料進行網格劃分
4，啟用EasyPBC插件，并選擇計算內容，這里選擇計算兩相材料的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，后處理材料數據
雙相材料模型圖
楊氏模量E（Gpa）
泊松比μ
體積分數
鋁（基體）
68.3
0.3
0.196
低碳鋼（增強）
210
0.33
0.804
材料的應力分布情況
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內采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進行建模，建立的混凝土細觀結構代表性體積單元(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-水泥界面過渡區(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模型(Concrete Damaged plasticity Model, CDP)，骨料-水泥界面過渡區采用弱化的砂漿模型。
對代表體單元施加單軸壓縮荷載工況，對模型提交分析并查看結果。
從模擬結果反映出混凝土的損傷首先發生在骨料與水泥的界面過渡區，并向沿著界面過渡區向砂漿基體周圍擴散。
編輯
混凝土表征體單元最終會因產生貫穿裂紋而發生破壞。
展開 </p><p><strong><em>對于PBC這種方法，位移場并不是唯一的：剛性平移不受周期性條件的固定，可以通過在RVE中的一個節點上固定位移來使解唯一。
下面是在上述模型基礎上修改的周期性骨料隨機生成模型：</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，通過一定的陣列，完全能拼出整個宏觀模型。
展開 2， 耦合式求解器（PBCS)：壓力和動量方程同時求解。
密度基耦合求解器一種算法：同時求解動量，能量，質量和組分方程組。通過狀態方程得到壓力，其他標量通過分離方式求解。
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),周期質量流和NITA。2，比分離式多用1.5-2倍內存。
2，密度基求解器適用于密度，動量，能量，組分間強烈耦合的情況。（如超高音速流動，伴有燃燒的高度可壓流動）
隱式方法一般優于顯式，因為顯式對時間步有嚴格限制。
顯式方法一般用于流動時間尺度和聲學時間尺度相當的情況。（如高馬赫數激波的傳播）
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這帶來的價值非常直接：
不犧牲網格質量：可以在需要的區域加密、在晶界處優化單元形狀，而無需為了配對去遷就對邊節點；
適配真實復雜幾何：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”帶來的假象；
提升建模效率：無需反復調網格去滿足周期配對，顯著降低前處理成本；
更穩健的多物理耦合：對相場裂紋、擴散–力學耦合、損傷演化等，邊界幾何與網格質量常是結果可靠性的前提，非匹配 PBC
圖1結構及材料示意圖
在仿真過程中，研究團隊采用了完美匹配層（PML）邊界條件和周期性邊界條件（PBC），以提高計算效率和準確性。通過掃描周期性模擬區域的面積，結果如圖2所示，故確定1μm×1μm為最佳模擬區域尺寸，此時光提取效率達到22.38%。
數值案例如下：
建立一個包含20個晶粒8000個單元的RVE模型，如下所示
給定對應的初始形核臨界位錯密度和初始的形核率計算公式以及晶界遷移率公式，通過施加周期性邊界PBC沿著X方向壓縮45%（使用鎳基高溫合金的材料參數）。
8ks8JTiFZEapREaFyXVYWd86zprnOj6ZgWqdHjUL6oPuVEeupqrrRZUeIneKRkvmzWI1NZa7wSLDIbYk1SxzLdetLxjGQ2vdgU3HNNS6bZUEigbACpDpAx+1h1tkYvkeRDRlAylH6unVAaF5KkrZrGmZZzcamY09eicaWt0g8i8ftNlrN9Wnquk5STVYZ1Q+mc9EdJxrbZ6ahT9OWlaGlstHpqg9HHlFhd5LaGSl8XYjsrKNrqCxTWypWoAq4cWQIFpFAHWa/u7siGEBLsf1G16oTaXvQLghR81HXbR636Pbc9PWsTPVJha
本案例在Abaqus內采用Random Sphere RVE 3D（Mesh）V1.0 – AbyssFish插件進行建模，建立的混凝土細觀結構代表性體積單元(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-水泥界面過渡區(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
插件可基于隨機生長四參數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。
可將生成的模型創建網格部件后刪除孔隙單元來實現多孔結構并進行模擬分析。
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)的隨機球體骨料及骨料-水泥界面過渡區(Interfacial Transition Zone, ITZ)模型。
模型展示
插件可基于隨機生長四參數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)具有計算內存少的優點所以采川PBCS求解器。為加快收斂，采用POIS二階迎風算法(second—order—upwind )。
4 ) 邊界條件的設置：把進口壓力沒置為額定壓力5050Pa。出口壓力設置為背值0。
