晶體建模的案例
ABAQUS三維晶體結(jié)構(gòu)柱狀晶等軸晶建模
通過ABAQUS三維晶體塑性有限元建模，深入揭示柱狀晶微觀結(jié)構(gòu)（如晶粒尺寸、取向）與力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)，為鑄造、焊接工藝優(yōu)化提供關(guān)鍵理論依據(jù)，顯著提升材料可靠性與使用壽命。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維晶體結(jié)構(gòu)有限元模型。
柱狀晶體模型采用CAD Voronoi V2.1插件建模，首先建立二維Voronoi模型，并在CAD內(nèi)通過拉伸命令形成三維柱狀晶體。
等軸晶模型采用CAD Voronoi 3D插件直接生成。
CAD晶體結(jié)構(gòu)建模完成后，導(dǎo)出為iges文件，并以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
在ABAQUS內(nèi)建立裝配即可完成三維晶體結(jié)構(gòu)的建模。
展開 晶體塑性模型的建模問題
我在研究晶體塑性滑移與孿生耦合的模型，采用的是FE模型，一個單元代表一個晶粒，遇到了一些問題請大俠指導(dǎo)。
我這里有個師兄的216個晶粒的inp文件，嵌入我編寫的umat可以計算。然后我自己建立了一個125個晶粒（單元、網(wǎng)格）的inp，嵌入我的UMAT不能計算，并且提示我inp有問題，由此我斷定是inp不正確，但是我在此inp文件中將材料的參數(shù)改為相應(yīng)的普通的彈性和塑性輸入而不需要嵌入UMAT，卻可以計算，這由此又可以說明我這個inp沒什么問題，我不知道這是什么原因?qū)е碌?，普通的inp建模和晶體塑性inp的建模之前有什么區(qū)別？請高手解答，有做晶體塑性的朋友也可以進行交流，我的QQ：422544890
展開 ANSYS Workbench晶體結(jié)構(gòu)Voronoi泰森多邊形建模
在ANSYS Workbench內(nèi)建立包含晶格及晶格邊界在內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)模型，可用于模擬多種物理現(xiàn)象及材料行為。晶格模型適用于研究微觀尺度下的材料性質(zhì)，以及它們?nèi)绾斡绊懞暧^性能，如進行金屬晶體結(jié)構(gòu)建模及斷裂的模擬等。
晶體結(jié)構(gòu)模型可采用CAD Voronoi插件進行建模后導(dǎo)入Workbench內(nèi)，首先采用插件在AutoCAD內(nèi)建立模型的二維草圖。
在CAD內(nèi)采用拉伸命令將晶格及晶界分別建立三維模型。
將模型導(dǎo)出為iges格式文件后，即可導(dǎo)入到ANSYS內(nèi)。
可對晶格模型劃分網(wǎng)格及進行后續(xù)的有限元模擬。
CAD Voronoi插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1860011
展開 晶體塑性有限元建模工具neper的一些資料整合 ￥30
ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_source=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~sobaiduweb~default-4
ubuntu安裝neper詳細版：
（評論區(qū)下面有幾個安裝過程中的問題，如果有一些樣的可以對照解決）
（視頻出現(xiàn)的代碼我放在最后了）
https://www.bilibili.com/video/BV1t4411m7ZH
安裝 neper 多晶體網(wǎng)格生成軟件：
（該網(wǎng)址還有安裝過程中或測試的時候會出現(xiàn)的一些提示問題）
https://pencilq.com/22/
Neper 在Linux（ubuntu）下的安裝方法：
https://blog.csdn.net/u011211153/article/details/79274248
基于Neper和FEPX的晶體塑性有限元計算平臺搭建與使用【合集】：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15965
晶體塑性有限元建模工具neper系列：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15430
阿里源
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ bionic-updates
展開 
晶體建模digimat
相較之于MATLAB和abaqus其他插件構(gòu)建二維和三維的晶體結(jié)構(gòu)，digimat具有GUI界面，關(guān)于晶體的晶體學(xué)方向以及晶格大小都可根據(jù)用戶實際使用材料進行定制，且界面友好，結(jié)果相對準(zhǔn)確，希望對晶體學(xué)研究的人員提供幫助，官方網(wǎng)站上還有鋁合金的相關(guān)建模；現(xiàn)將相關(guān)安裝包和證書以及案例奉上
digimat.7z
digimat證書.7z
digimat實例模型.7z
（個人觀點，如對同行造成冒犯或者其他，由于不做商業(yè)用途請勿追究）
ABAQUS三維Voronoi晶體幾何建模
材料晶體塑性理論與細觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機制以及晶體材料優(yōu)化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內(nèi)通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導(dǎo)入到Abaqus CAE內(nèi)，完成晶體材料的有限元建模。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD_Voronoi V1.0.1插件建立晶體結(jié)構(gòu)三維模型，并將整個模型導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
CAD_Voronoi V1.0.1插件
將導(dǎo)出的Voronoi模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
插件可建立包含晶界的模型，在Abaqus內(nèi)將晶格及晶界分別賦值不同材料。
也可建立無晶界模型，對不同晶格分別指派材料。
可將Voronoi晶體部件進行裝配。
及完成網(wǎng)格劃分等操作。
展開 ABAQUS任意模型Voronoi三維晶體建模
隨后可進行網(wǎng)格劃分，設(shè)置邊界條件，并執(zhí)行晶體結(jié)構(gòu)的有限元仿真分析。
雙軸晶體中錐形折射的建模與應(yīng)用
通過快速的物理光學(xué)建模和設(shè)計軟件VirtualLab Fusion，這種效應(yīng)及其應(yīng)用可以得到充分的研究?？纯聪旅娴睦?，我們首先演示了使用圓偏振輸入光束的圓錐折射的基本原理，然后分析了在分離臂中有兩個雙軸晶體的偏振探測儀的設(shè)計。
雙軸晶體中的錐形折射
證明了KGd晶體中的圓錐形折射。
錐形折射作為偏振測量工具的模擬
這個用例演示了錐形折射應(yīng)用于偏振測量工具。
錐形折射是由光學(xué)各向異性引起的眾所周知的現(xiàn)象。當(dāng)聚焦光束沿其光軸通過雙軸晶體傳播時，就會發(fā)生這種現(xiàn)象：透射場演化為一個高度依賴于輸入光束偏振狀態(tài)的錐體?；谶@一現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)展了多項應(yīng)用；用它作為偏振測量的基礎(chǔ)是最有趣的方法之一。
展開 COMSOL晶體斷裂基于維諾圖Voronoi泰森多邊形建模
在外部荷載及內(nèi)力效應(yīng)的作用下，晶體材料將發(fā)生斷裂破壞，按晶體材料斷裂時裂紋擴展路徑的差異，可將晶體的斷裂分為穿晶斷裂及沿晶斷裂兩種斷裂形式。
穿晶斷裂中裂紋穿過晶體的晶粒內(nèi)部，斷裂面較為粗糙；沿晶斷裂中裂紋沿晶界擴展，可以清楚地看到一個個晶粒，晶粒面比較光滑。
在COMSOL中對兩種斷裂形式進行模擬，模型采用Voronoi泰森多邊形構(gòu)建晶體的晶粒組織，幾何模型采用CAD Voronoi插件進行參數(shù)化建模生成。
插件采用合理的多邊形約束模式，可使得泰森多邊形晶粒結(jié)構(gòu)生成大小均勻，且可避免存在三角形晶體及角度過小的情況。模型對晶格及邊界分別定義不同的材料參數(shù)，以實現(xiàn)開裂模式上的差異。力學(xué)模型采用軸向拉伸模擬，左側(cè)邊界設(shè)置為輥支撐，右側(cè)設(shè)置水平向的位移。
COMSOL晶體材料的穿晶斷裂及沿晶斷裂位移：
COMSOL晶體材料的穿晶斷裂及沿晶斷裂裂縫擴展：
需要進行模擬的可在下面鏈接下載Voronoi的模型樣圖，CAD格式的，需要自己導(dǎo)入的COMSOL內(nèi)：
CAD Voronoi
展開 Abaqus三維晶體塑性Voronoi泰森多邊形晶格建模插件 ￥198
可用于Abaqus晶體塑性有限元、非均質(zhì)晶格、多晶體、三維Voronoi等模型構(gòu)建及研究。
模型說明
插件采用離散(背景網(wǎng)格)Voronoi模型生成，對單元（Element）進行集（Set）劃分，實現(xiàn)二維及三維Voronoi晶格。
插件建立的單元集模型，可方便用戶進行材料及截面的指派，以實現(xiàn)非均質(zhì)材料、材料各向異性、隨機晶體取向等模型。
插件支持包含六面體及四面體在內(nèi)的所有單元類型。
插件可用于二維模型、三維實體模型、三維殼模型等。
注意，插件僅可對已劃分網(wǎng)格的部件使用，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷等，此部分內(nèi)容需要用戶根據(jù)模擬內(nèi)容自行設(shè)置。
參數(shù)說明
Model、Part：選擇需要進行晶格劃分的模型及部件，部件需首先進行網(wǎng)格劃分。
Cells num：生成的晶格數(shù)量。對于形體較為復(fù)雜的模型可能會出現(xiàn)空Set，既不包含單元的Set，會導(dǎo)致實際生成的晶格數(shù)量略小于指定數(shù)量，但不會對后續(xù)模擬產(chǎn)生影響。
適用版本
插件可運行在Windows10、11系統(tǒng)上，支持Abaqus2024及以上版本。如需Abaqus2023及以下版本的插件可查看：https://www.yqgqt.org.cn/post/1790098
更新日志
2024/04/10 V3.0
1、適配Python3及Abaqus2024以上版本；
2、優(yōu)化插件界面及提示；
3、優(yōu)化許可認(rèn)證。
展開 晶體塑性每日文章推薦（十三）
文章題目：《The influence of underlying microstructure on surface stress and strain fields calculated by crystal plasticity finite element method》
文章doi：10.1016/j.mtcomm.2020.101176
推薦理由：作者使用了經(jīng)典的唯象模型比較了四類常用的晶體建模方法：（1）根據(jù)ebsd直接生成多晶模型。平面（厚度方向一層單元）
（2）ebsd沿著厚度Z方向進行伸長（多層單元柱狀晶）
（3）隨機擠壓生合成的三維虛擬RVE
（4）根據(jù)FIB后的的三維真實的晶體模型
在簡單拉伸過程中的差異，為不同目的的晶體的建模提供了良好的指導(dǎo)
作者的研究思路
第一步：根據(jù)實驗獲得二維的ebsd和三維的分層ebsd，根據(jù)結(jié)果，使用dream 3d軟件進行模型重構(gòu),并施加簡單拉伸的變形條件
第二步：作者比較了在拉伸過程中典型階段（初始屈服對應(yīng)的變形，拉伸結(jié)束對應(yīng)的變形）四種模型表面X方向的應(yīng)變分布，應(yīng)力分布特征，以及每個晶粒的應(yīng)變分布,直觀展示了不同建模方式下模型表面變形特征的差異，作者認(rèn)為在小變形情況下（高周疲勞）根據(jù)ebsd直接生成二維模型可能是三維復(fù)雜模型（3D-ebsd）的替代方案，但在大變形，二維的模型接近于平面應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致了與三維模型的顯著差異。
展開 
COMSOL三維泰森多邊形3D多晶體Voronoi軸心受壓模擬
COMSOL晶體建模可采用CAD Voronoi 3D插件進行，插件下載鏈接：
https://www.yqgqt.org.cn/post/1915603
VirtualLab運用：單軸晶體的偏振轉(zhuǎn)換
激光系統(tǒng) > 晶體建模
任務(wù)/系統(tǒng)說明
分析聚焦激光束通過單軸晶體傳播的偏振變化
亮點
?基于物理光學(xué)的仿真包括：
- 由于雙折射引起的矢量效應(yīng)；
- 干涉；
?可以完全訪問場屬性，包括：
- 強度；
- 相位；
具體要求：光源
具體要求：偏振
具體要求：透鏡
具體要求：晶體
結(jié)果
結(jié)果：對比
結(jié)果：矢量
結(jié)果：干涉
結(jié)果：相位
文件&技術(shù)信息
comsol光電初學(xué)者案例
初學(xué)者對于comsol一開始怎么學(xué)習(xí)怎么入門，從哪方面入手等不是很清楚，自己盲目的學(xué)習(xí)有時候會浪費很多時間，可能效果一般，下面是comsol的仿真案例及軟件的基本操作方向，初學(xué)的同學(xué)可以參考以下內(nèi)容
COMSOL 仿真實踐(RF 及波動光學(xué)模塊案例 Step by step 詳解)：
1、光子晶體能帶分析、能譜計算、光纖模態(tài)計算、微腔腔膜求解；
2、類比凝聚態(tài)領(lǐng)域魔角石墨烯的 moiré 光子晶體建模以及物理分析
3、傳播表面等離激元和表面等離激元光柵等
4、超材料和超表面仿真設(shè)計，周期性超表面透射反射分析;
5、光力、光扭矩、光鑷力勢場計算；
6、波導(dǎo)模型：表面等離激元、石墨烯等波導(dǎo)模型的本征模式分析，以及利用數(shù)值端口求解各種
類型波導(dǎo)的傳輸效率；
7、光-熱耦合案例；
8、天線模型；
9、二維材料如石墨烯建模；
10、基于微納結(jié)構(gòu)的電場增強生物探測；
11、散射體的散射,吸收和消光截面的計算;
12、拓?fù)涔庾訉W(xué)：拓?fù)溥吘墤B(tài)和高階拓?fù)浣菓B(tài)應(yīng)用仿真；
13、二硫化鉬的拉曼散射;
14、磁化的等離子體、各向異性的液晶、手性介質(zhì)的仿真；
15、光學(xué)系統(tǒng)的連續(xù)譜束縛態(tài)；
16、片上微納結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(特殊情況下，
如何利用二維系統(tǒng)來有效的優(yōu)化三維問題)：反設(shè)計片上透鏡，偏振分束器；
17、形狀優(yōu)化反設(shè)計：利用形狀優(yōu)化設(shè)計波導(dǎo)帶通濾波器；
18、非厄米光學(xué)系統(tǒng)的奇異點：包括 PT 對稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和光子晶體板系統(tǒng)等；
19、微納結(jié)構(gòu)的非線性增強效應(yīng)，以及共振模式的多極展開分析；20、學(xué)員感興趣的其他案例；
軟件操作COMSOL 軟件入門 仿真框架建立及軟件基本操作
1、初識 COMSOL 仿真
目標(biāo)：以多個具體的案例建立 COMSOL 仿真框架，建立 COMSOL 仿真思路，
熟悉軟件的使用方法；
2、COMSOL 軟件基本操作
2.1 參數(shù)，變量，探針等設(shè)置方法
2.2 幾何建模
展開 GROMACS分子動力學(xué)模擬技術(shù)與應(yīng)用培訓(xùn)班
itp, top的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)說明
3.4 建立均相、多相體系
3.5 如何修改力場參數(shù)
三、GROMACS建模
計算
4 GROMACS計算實例——熟練掌握GROMACS計算一整套流程
4.1 純相、多相混合體系模擬計算
冰、水、甲烷等、超臨界二氧化碳等
乙醇等極性溶劑
石油化工領(lǐng)域等、聚合物分子等
4.2 界面模擬計算
氣液界面、固液界面、油水界面
表面活性劑的界面模擬
4.3 物理場下的模擬計算
靜電場、微波場、高斯脈沖場
4.4 石墨烯、納米管的模擬
5 使用AmberTools建立分子GAFF力場（力場的精確構(gòu)建方法）
四、GROMACS初級
數(shù)據(jù)分析
6 GROMACS數(shù)據(jù)分析
6.1 GROMACS初級分析工具運用
徑向分布函數(shù)（RDF）/ 離子配位數(shù) / 擴散系數(shù) / 介電常數(shù)
6.2 各種能量性質(zhì)計算
各個方向密度、壓力、表面張力、勢能
6.3 氫鍵相關(guān)性質(zhì)計算
平均氫鍵個數(shù) / 平均氫鍵壽命 / 氫鍵自相關(guān)函數(shù)
6.4 結(jié)構(gòu)分布、四面體參數(shù)
6.5 計算鍵角和二面角的分布
用make_ndx建立索引
6.6 計算二維的平面或軸徑向密度
6.7 空間分布函數(shù)的繪制
五、高級建模分析
7 蛋白體系、生物大分子建模仿真
8 復(fù)雜體系建模仿真：蛋白配體復(fù)合物
9 傘形采樣——計算結(jié)合自由能
10 使用g_MMPBSA計算結(jié)合自由能
10.1 編譯安裝APBS、g_mmpbsa
10.2 通過g_mmpbsa計算分子間結(jié)合自由能
11表面活性劑構(gòu)建和模擬
12生物膜構(gòu)建和模擬
13 固/晶體建模仿真
展開 