隨機取向
關注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時間：2020-08-17
隨機取向的實例教程
以下各圖為仿真得到的結(jié)果
圖 1 纖維取向的隨機分布示意圖
圖 2 正態(tài)分布直方圖
圖 3 材料中彌散性損傷的演化過程
圖 4 不同取向分布下的載荷位移曲線
通過上述結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)隨機性的引入會明顯影響數(shù)值仿真的結(jié)果，需要恰當考慮材料的隨機性。
[1]Ghosh A . A FORTRAN program for fitting Weibull distribution and generating samples[J]. Computers & Geosciences, 1999, 25(7):729-738.
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展開 FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
RD壓縮織構(gòu)：
ND平面應變壓縮織構(gòu)：
BCC------以鐵素體為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
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利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
RD壓縮織構(gòu)：
ND平面應變壓縮織構(gòu)：
BCC------以鐵素體為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
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利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 （7）Ubuntu上abaqus的簡單使用以及注意事項
五、相關案例
案例一：FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
RD壓縮織構(gòu)：
ND平面應變壓縮織構(gòu)：
案例二：BCC------以鐵素體為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
案例三：HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
案例四：多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。BCC與HCP同理。
展開 （7）Ubuntu上abaqus的簡單使用以及注意事項
五、相關案例
案例一：FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
RD壓縮織構(gòu)：
ND平面應變壓縮織構(gòu)：
案例二：BCC------以鐵素體為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
案例三：HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進行平面應變壓縮時的織構(gòu)
拉伸織構(gòu)：
壓縮織構(gòu)：
平面應變壓縮織構(gòu)：
案例四：多晶局部應力應變場分布模擬與宏觀應力應變響應。以FCC－鋁為例子。
展開 
隨機取向的最新內(nèi)容
依托作者提供的思路，完成了８００組初始不同取向的初始RVE拉伸摸摸模擬，并使用機器學習方法，完成了織構(gòu)和應力應變?nèi)∠虻闹苯雨P聯(lián)，治理需要指出的是作者使用了FCC常見軋制織構(gòu)分量用于數(shù)據(jù)訓練，這對一般的隨機織構(gòu)表現(xiàn)并不理想如下圖所示：
加入大量的隨機取向訓練后，預測效果明顯改善，最終訓練效果如下：
可以看到預測的精度顯著提升，加入隨機織構(gòu)后，相比于單次ＣＰＦＥＭ模擬整體速度有極大的提升
單位統(tǒng)一使用m，pa，運行結(jié)束后的應力分布
應變分布
晶粒旋轉(zhuǎn)角度分布
使用歐拉角作為輸出，變形結(jié)束后的極圖分布（初始隨機取向）：
相應結(jié)果和linux平臺下的進行了詳細對比，結(jié)果保持一致。
分別使用CPE6單元（二維多積分點，使用傳統(tǒng)的GND計算方案），CPE3單元（mesh-free策略），模型共包含27119，SSD計算使用經(jīng)典的KM模型，流動方程使用唯象的冪律模型，取向隨機分配給不同晶粒
初始多晶模型和網(wǎng)格如下：
拉伸變形10%后應力分布：
傳統(tǒng)方案：
MLS方案：
拉伸變形10%后累計剪切分布：
傳統(tǒng)方案：
MLS
CPFE結(jié)果還揭示了梯度應力和梯度塑性應變的非均勻空間分布，這是隨機晶粒取向和梯度晶粒尺寸共同作用的結(jié)果。
用戶界面如下：
圖2.44 三維光順晶體模塊
該模塊包含封閉和開發(fā)式兩種類型，其示例如下：
圖2.45 封閉和開發(fā)式光順晶體模型示例
2.3.5 流體兩相晶體模塊
三維離散型流體兩相晶體模塊，用戶界面如下：
圖2.46 三維離散型流體兩相晶體模塊
2.4 其他工具模塊
2.4.1 晶體取向模塊
該模塊用于賦予晶體隨機取向
光順晶體模塊
三維離散型光順晶體模塊，用戶界面如下：
圖2.44 三維光順晶體模塊
該模塊包含封閉和開發(fā)式兩種類型，其示例如下：
圖2.45 封閉和開發(fā)式光順晶體模型示例
2.3.5 流體兩相晶體模塊
三維離散型流體兩相晶體模塊，用戶界面如下：
圖2.46 三維離散型流體兩相晶體模塊
2.4 其他工具模塊
2.4.1 晶體取向模塊
該模塊用于賦予晶體隨機取向
嵌件的應力和位移分布
? 在某些外部載荷下評估塑性變形
? 評估焊接線區(qū)域周圍的機械強度
? 考慮纖維排向效應評估結(jié)構(gòu)弱點
Moldex3D 解決方案
? 預測潛在的變形問題，以評估材料性能和成型條件
? 考慮縫合線效應，以更準確預測強度衰減區(qū)域
在Z-位移輪廓圖中可以觀察到嚴重的頸縮現(xiàn)象
? 考慮纖維排向效應對部件收縮和強度的影響
（a）藍圈：隨機取向之纖維排向分布
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。
其他工具模塊
4.1 晶體取向模塊
該模塊用于賦予晶體隨機取向(局部坐標系方法)，用戶界面如下：
對于晶體塑性這種復雜的本構(gòu)模型，該方法被證明是穩(wěn)健的，但計算時間成本要高于迭代方案（可以通過多核并行質(zhì)量縮放等提高計算速度）
感興趣的可以閱讀詳細的相關子程序及子程序介紹：
這里展示使用該程序進行計算的案例：
包含200個晶粒的二維模型，施加周期性邊界條件，并沿著X方向進行5%的拉伸變形模擬，初始取向隨機，材料參數(shù)使用教材中提供的材料參數(shù)
模擬得到的結(jié)果如下所示：
應力分布云圖：
