rve模型
關注創建者：Bright_men 創建時間：2020-05-09
rve模型的視頻教程
二維RVE模型(周期性邊界條件)的建立與分析
建立了二維RVE模型，施加了周期性邊界條件，通過拉伸工況，驗證了周期性結構位移連續，并且與參考文獻對比了真實應力應變曲線驗證了結果的準確性。解決的問題如下： 問題一：RVE模型的應用場景 (1) 在什么情況下使用RVE模型？ (2) RVE模型有哪些用途？
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考慮分層失效的三維RVE模型的建立與分析
同時進行了digimat與abaqus的聯合仿真RVE模型，cohesive接觸描述分層失效，快速建立周期性邊界條件。 然后建立了G13剪切工況下的RVE模型，強度計算值為60.86MPa，與參考文獻誤差為2.54%。 附件中含有inp文件，2022版本的cae文件，abaqus插件，121頁的PDF學習筆記。 購買課程的同學，針對課程問題，可以進行答疑。
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6h速成多工況三維RVE模型(分層失效)線上培訓錄屏
該課程為2026年3月15日線上直播培訓的錄屏，通過一天6個小時的學習，一次性掌握考慮分層失效的三維RVE模型。 手把手教授如何建立RVE模型和賦予周期性邊界條件。
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rve模型的實例教程
2、那么貌似只能不對體進行布爾運算，對每個面進行2D tetra , 然后對稱網格之后還需要不停的 equivalence, 生成一個enclosed 面網格，再用 tetra mesh 把封閉面網格生成四面體網格，這樣做的弊端是反復的equivalence真的非常麻煩，而且對于復合材料RVE模型，纖維束的關系是相互搭接連接關系是一個閉環，需要處理共節點的地方非常多。
3、嘗試分六面體，一樣的問題，在分好一個以后，分另一個掃略需要沿著已有面網格進行，掃略后又要檢查是否需要equivalence，但是整體反倒比畫四面體要來的方便。
4、由于模型具有對稱性，直接導入1/4模型，然后畫網格，對稱，再對稱。這是目前想到的可能更簡單的方法。
5、干脆纖維束和基體分別分網，之后設置個tie,這樣分網工作量小很多，也不要求共節點，后續運算可能效率低。
寫了幾條其實是提了一下問題，都沒有很好的解決。如果有懂復合材料RVE模型分網的，請指教。
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展開 圖1 精沖用鋼C15E
基于精沖鋼微觀組織的多尺度模擬
通過數值模擬研究不同微觀組織特征對材料性能的影響是目前精沖成形研究的一大熱點，越來越多的模擬研究傾向于將宏觀有限元模型和微觀組織模型（如代表體積元RVE模型)結合，以對實際宏觀成形過程中的特征變形區域構建局部的微觀組織模擬。
宏微觀建模
根據精沖試驗中模具的實際尺寸在ABAQUS/Explicit中建立二維宏觀有限元模型，如圖2a所示，以獲得關鍵區域的變形情況。精沖變形主要集中在間隙處的剪切區域，因此對該區域進行網格加密處理。此外，對剪切區域除中心一層單元以外的單元運用ALE自適應網格的方法，防止網格畸變。中心區域的一層單元將以正常的拉格朗日模式變形，有限元軟件記錄單元節點的位移變化。
圖2 多尺度精沖有限元模型
RVE建模方法有兩種：一種是利用軟件生成理想化退火態的球形碳化物顆粒—鐵素體基體RVE模型，另一種是基于真實的金相組織建立珠光體—鐵素體RVE模型，如圖2b所示。
微觀組織建模
⑴理想化退火態微觀組織RVE模型。
上文提及的兩種RVE模型建模方法，同樣適用于純微觀模擬研究，區別僅在于模型的邊界條件。若對RVE模型施加拉伸或剪切邊界條件，可分析材料不同的微觀組織對拉伸或剪切性能的影響。在冷軋鋼的退火態微觀組織中，滲碳體近似于球狀顆粒，或隨機或以碳化物帶的形式分布在鐵素體基體中。因此建立的二維RVE模型將滲碳體等效為圓形的第二相顆粒，利用軟件直接生成不同直徑、不同體積分數或不同分布狀態的球狀顆粒。在純微觀模擬研究中，考慮到球狀滲碳體的實際尺寸，將RVE模型整體尺寸設為20μm×20μm。
為了方便與后文中基于金相組織的RVE模型作對比，再以同樣的方法在更大的尺度上建立理想化退火態微觀組織RVE模型作為子模型，研究組織對精沖性能的影響。
展開 在每個位置上，復合材料的機械屬性是非線性且各向異性的，因此使用傳統的數值模型為短纖維增強復合材料部件建模極具挑戰性，這是由于傳統方法對于復合材料非線性分析的成本過高或不夠準確。
此外，對于短纖維復合材料這類非線性且各向異性的材料，材料參數的校準也始終是難題，針對具有某種特定纖維取向或纖維體積分數的復合材料所校準的材料常數，可能不適用于具有不同纖維取向或不同體積分數的復合材料。另一方面，多尺度模型能在較小尺度的物理規律和較大尺度的材料行為間建立關聯，以捕獲材料微觀結構對宏觀大尺度復合材料部件的影響，因此多尺度方法針對復合材料建模具有極大優勢。
在多尺度材料設計和分析方面，LS-DYNA軟件提供了RVE建模功能，其思路是數值化地重構材料樣本，這些數值化的材料樣本模型可以非常準確地代表真實材料的微觀幾何結構，我們將其稱為代表性體積單元，簡稱RVE。以纖維增強復合材料為例，如果我們知道纖維取向和體積分數的具體數值，并且可以分別測量出纖維和基體的材料屬性，那么就能為這種短纖維增強復合材料，構建對應的RVE數值模型，然后對該RVE模型開展有限元計算，以預測均質化的復合材料宏觀屬性。上圖展示了用于RVE分析的LS-DYNA關鍵字，RVE分析功能對復合材料，在材料層面上的虛擬設計和測試非常有用。
現在如果考慮更高層面，不僅是在材料樣本層面而是著眼于大尺度的復合材料部件，若要對復合材料部件開展非常準確的結構分析，那么可以考慮使用高精度的多尺度結構分析方法。多尺度結構分析方法的基本思路是，首先用有限元離散化全局的復合材料部件，然后將每個有限元分別耦合到與其局部材料微觀結構相對應的RVE模型，同時對這些RVE模型也用有限元方法進行離散化。因而在動態仿真中的每一個時間步，都可以根據纖維和基體的屬性對RVE模型開展局部有限元分析。
展開 在每個位置上，復合材料的機械屬性是非線性且各向異性的，因此使用傳統的數值模型為短纖維增強復合材料部件建模極具挑戰性，這是由于傳統方法對于復合材料非線性分析的成本過高或不夠準確。
此外，對于短纖維復合材料這類非線性且各向異性的材料，材料參數的校準也始終是難題，針對具有某種特定纖維取向或纖維體積分數的復合材料所校準的材料常數，可能不適用于具有不同纖維取向或不同體積分數的復合材料。另一方面，多尺度模型能在較小尺度的物理規律和較大尺度的材料行為間建立關聯，以捕獲材料微觀結構對宏觀大尺度復合材料部件的影響，因此多尺度方法針對復合材料建模具有極大優勢。
在多尺度材料設計和分析方面，LS-DYNA軟件提供了RVE建模功能，其思路是數值化地重構材料樣本，這些數值化的材料樣本模型可以非常準確地代表真實材料的微觀幾何結構，我們將其稱為代表性體積單元，簡稱RVE。以纖維增強復合材料為例，如果我們知道纖維取向和體積分數的具體數值，并且可以分別測量出纖維和基體的材料屬性，那么就能為這種短纖維增強復合材料，構建對應的RVE數值模型，然后對該RVE模型開展有限元計算，以預測均質化的復合材料宏觀屬性。上圖展示了用于RVE分析的LS-DYNA關鍵字，RVE分析功能對復合材料，在材料層面上的虛擬設計和測試非常有用。
現在如果考慮更高層面，不僅是在材料樣本層面而是著眼于大尺度的復合材料部件，若要對復合材料部件開展非常準確的結構分析，那么可以考慮使用高精度的多尺度結構分析方法。多尺度結構分析方法的基本思路是，首先用有限元離散化全局的復合材料部件，然后將每個有限元分別耦合到與其局部材料微觀結構相對應的RVE模型，同時對這些RVE模型也用有限元方法進行離散化。因而在動態仿真中的每一個時間步，都可以根據纖維和基體的屬性對RVE模型開展局部有限元分析。
展開 高計算成本：
由于每個宏觀積分點都需要運行一個獨立的微觀模型，計算代價顯著增加。
并行化潛力：
微觀模型計算可以通過并行計算加速。
具體實現過程可以參考作者的原始文章和下圖的流程框圖
使用作者的文章思路，分別測試了二維和三維的FE2多尺度晶體塑性模型。通過耦合積分點和多晶RVE模型實現尺度的模擬效果，宏觀模型的積分點提供變形梯度用于微觀RVE模型的邊界條件，微觀模型通過邊界條件計算應力，狀態變量，并返回一致性雅可比矩陣，模擬效果如下：
Direct FE2 對應的二維模型和三維模型如下圖所示
施加X方向的單軸拉伸，二維和三維的變形結果如下圖所示：
二維模擬效果：
三維模擬效果：
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初始RVE模型使用neper建模，建立一個包含100個晶粒的多晶模型：
matlab導入幾何模型網格：
并沿著X方向進行1.0%的拉伸變形，所有量綱使用m-s-pa。
拉伸變形結束后的累計剪切滑移結果：
拉伸變形結束后的統計儲存位錯密度分布結果：
拉伸變形結束后的幾何必須位錯密度分布結果：
初始RVE模型如下：
一段固定一段沿著X方向施加位移載荷
變形結束后的應力分布：
等效塑性應變分布：
晶界通透系數（滑移系1）
晶界障礙強度（滑移系1）
總的位錯密度分布：
使用該本構模型模擬效果如下：
初始RVE模型：
沿著X方式施加拉伸變形，變形結束后應力分布：
變形后的孿晶體積分數：
閾值孿晶體積分數（文章中推薦0.3-1.0的隨機值）：
變形結束是否發生孿生變形：
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）。
直播報名
7月30日 14:00
▲ 掃碼參與報名
立即預定
直播內容聚焦
? 參數化、流程化的生成單電池結構的細節RVE模型
? 完成Cell級別電池的宏觀電學性能評估
? 快速實現SOC、C-rate等性能的計算分析
龔慧靈
海克斯康復合材料結構分析專家
負責Digimat的技術支持工作，在復合材料結構分析領域工程經驗豐富，
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? 參數化、流程化的生成單電池結構的細節RVE模型
? 完成Cell級別電池的宏觀電學性能評估
? 快速實現SOC、C-rate等性能的計算分析
龔慧靈
海克斯康復合材料結構分析專家
負責Digimat的技術支持工作，在復合材料結構分析領域工程經驗豐富
<p>通過ansa軟件，寫對應的py代碼來自動生成隨機的3D的RVE模型，并自動進行均質化計算，得到剛度矩陣。代碼中已經對纖維長度，半徑，體積分數，還有基材和纖維的模量和泊松比進行了參數化，可以批量生成多種不同類型的RVE模型。
將變形梯度 FFF 傳遞到對應的微觀RVE模型中，作為其邊界條件。
在微觀RVE模型中，通過有限元分析計算微觀應力 σ\sigmaσ 和剛度矩陣 CCC。
將等效的微觀響應（如應力）返回宏觀模型，完成宏觀求解。
更新宏觀位移場，進入下一加載步，重復以上步驟。
多晶模型的工作管道，該功能目前只能通過舊版本進行實現。
插件生成RVE模型的自由網格如圖：
雙層網格用于生曾周期性邊界：
使用Abaqus內置的普通彈塑性本構，施加20%的變形模擬的多孔模型變形（拉伸）后的位移和應力分布分別如圖所示。
相關插件下載鏈接：
https://github.com/YB-LIM/SpheroPAK3D
另外插件也上傳了知識星球，需要討論交流可以加入知識星球。
