晶體塑性、EBSD、力學(xué)行為
關(guān)注創(chuàng)建者：婁波。 創(chuàng)建時間：2020-10-13
晶體塑性、EBSD、力學(xué)行為的視頻教程
基于EBSD實驗數(shù)據(jù)的晶體塑性有限元建模-更新方法
針對實驗測試ebsd數(shù)據(jù)，結(jié)合mtex，對ebsd數(shù)據(jù)進行清理，最終建立基于實驗ebsd結(jié)果的晶體塑性模型，并輸出inp文件。 附件中包含課件中作為例子的cft，以及主要的腳本程序。
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基于EBSD實驗數(shù)據(jù)的晶體塑性有限元建模(CPFEM,CP-FEM)與分析
本課程將介紹，如何通過實驗獲得的EBSD數(shù)據(jù)，構(gòu)建晶體塑性有限元模擬的微觀組織模型，從而實現(xiàn)基于EBSD實驗數(shù)據(jù)的晶體塑性有限元建模(CPFEM,CP-FEM)與分析。
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ABAQUS晶體塑性有限元前驅(qū)體EBSD及軟件CHannel 5的使用介紹
ABAQUS晶體塑性有限元前驅(qū)體EBSD及軟件CHannel 5的使用介紹； 本視頻簡單介紹了晶體取向分析EBSD的原理和用途，并詳細介紹了Channel 5軟件的使用，包括Tango，Mambo，Sala和Twist。
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晶體塑性、EBSD、力學(xué)行為的實例教程
晶體塑性：構(gòu)建Dream3D pipeline用于將EBSD模型制作成Abaqus可執(zhí)行文件
案例實操
用于生成模型的Dream3D pipeline文件，只需要你設(shè)置EBSD數(shù)據(jù)的路徑和導(dǎo)出路徑即可，可以直接生成abaqus的晶體塑性模型，提供原始文件！
包含老版本Dream3D 6.5的管道文件，并且根據(jù)官方的使用說明文件已經(jīng)成功移植到最新版Dream3D 7.4版本了。
基于dream3d的ebsd模型重建與黃umat的FCC多晶簡單拉伸
案例實操二
1，使用dream3d軟件完成ebsd模型的幾何重建
2，賦予相應(yīng)的材料參數(shù)（基于腳本完成材料的批量賦值）
3，施加相應(yīng)的邊界條件（X0方向完全固定，X1方向施加x方向20%的工程應(yīng)變）
4，結(jié)果與后處理
5, 不包含用于生成模型的dream3d管道！！！！！！！！！！！！！！！！！！
基于dream的ebsd幾何模型重建
材料參數(shù)腳本的部分截圖
簡單拉伸的邊界條件
對數(shù)應(yīng)變分布
Mises等效應(yīng)力分布
滑移系的當前強度分布
總的累計塑性應(yīng)變分布
展開 眾所周知，位錯滑移和孿生是主導(dǎo)多晶體材料塑性行為的主要變形機制。一方面，在孿生主導(dǎo)塑性條件下，孿晶激活演化過程中應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在明顯的應(yīng)力突降現(xiàn)象，即孿生軟化效應(yīng)；另一方面，孿晶阻礙位錯運動使得晶體材料在塑性變形過程中表現(xiàn)出強化現(xiàn)象。為了能夠精確描述孿晶激活演化及其與位錯交互作用對宏觀塑性行為的影響，來自于天津理工大學(xué)的郭祥如和申俊杰兩人基于晶體塑性理論建立描述孿晶形核、增殖和長大的位錯密度基晶體塑性本構(gòu)模型，揭示了不同晶體取向Cu單晶拉伸變形過程中位錯滑移、孿生激活及其交互作用下的宏觀塑性行為演化規(guī)律，進一步分析了Cu多晶拉伸變形過程中晶粒間交互作用對孿生軟化、應(yīng)變硬化等宏觀塑性行為的影響。
為了應(yīng)用該模型準確模擬材料的宏觀力學(xué)響應(yīng)，必須確定該模型相關(guān)材料參數(shù)。作者結(jié)合fcc晶體材料滑移系和孿生系的晶體學(xué)特征，根據(jù)前人對Cu的研究結(jié)果，最終得出晶體塑性模型Cu單晶材料參數(shù)。建立如圖1所示的Cu單晶CPFE模型。
圖1 Cu單晶拉伸過程的晶體塑性有限元模型示意圖
為了驗證上述CPFE模型的可靠性，圖2給出了Cu單晶沿不同取向拉伸過程的力學(xué)響應(yīng)模擬及實驗結(jié)果的對比情況。可以看出，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。在Cu單晶沿[541]取向加載條件下，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線分成明顯的3個階段，即滑移階段A、孿生階段B及位錯與孿晶交互作用階段C。為了深入揭示Cu單晶塑性變形過程中各滑移系和孿生系激活演化行為及孿晶對位錯滑移的影響，圖3給出了[541]取向下Cu單晶拉伸變形過程中各滑移系和孿生系激活演化結(jié)果。
展開 本構(gòu)理論分成晶體塑性和再結(jié)晶兩部分，其中晶體塑性部分公式如下：
流動方程（經(jīng)典的唯象流動）：
硬化方程使用的taylor位錯模型
位錯密度的演化使用經(jīng)典的KM方程：
再結(jié)晶部分公式包含形核和晶界遷移兩部分，其中形核的理論公式是
晶界遷移速度為：
整體數(shù)值實現(xiàn)框架示意圖如下：
作者以O(shè)FHC銅為研究對象，對775K和875K的熱壓縮進行了研究，分析了溫度對再結(jié)晶的影響，以及定向形核和生長選擇兩類機制的差異，同時模擬了順序耦合的 DRX→SRX（退火）過程及異常晶粒長大（AGG），模擬效果如下：
根據(jù)作者提供的思路（相對簡單清晰），可以編寫對應(yīng)的子程序，完整晶體塑性和元胞自動機的完全耦合，同樣使用隱式umat實現(xiàn)。數(shù)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(yīng)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(shù)）。
根據(jù)FCC的取向差計算公式，得到初始的晶界分布：
初始的IPF圖如下：
初始的晶粒尺寸分布（mm）：
變形45%后的IPF圖如下：
變形45%后的晶界分布情況：
變形45%后的應(yīng)力分布情況：
變形45%后的位錯密度分布情況：
變形45%后的晶粒尺寸分布情況：
感興趣的歡迎加入知識星球交流討論，當前效果是初步的建模分析結(jié)果：
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晶體塑性：構(gòu)建Dream3D pipeline用于將EBSD模型制作成Abaqus可執(zhí)行文件
案例實操
用于生成模型的Dream3D pipeline文件，只需要你設(shè)置EBSD數(shù)據(jù)的路徑和導(dǎo)出路徑即可，可以直接生成abaqus的晶體塑性模型，提供原始文件！
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參考文獻：《A straightforward 3D polycrystal plasticity finite element method for dynamic/static recrystallization simulation》
文章doi：10.1016/j.jmst.2024.09.005
在這個文章中，作者提出了一種直接在 CPFEM 中實現(xiàn) DRX/SRX 的方法，以位錯密度為核心變量
眾所周知，位錯滑移和孿生是主導(dǎo)多晶體材料塑性行為的主要變形機制。一方面，在孿生主導(dǎo)塑性條件下，孿晶激活演化過程中應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在明顯的應(yīng)力突降現(xiàn)象，即孿生軟化效應(yīng)；另一方面，孿晶阻礙位錯運動使得晶體材料在塑性變形過程中表現(xiàn)出強化現(xiàn)象。為了能夠精確描述孿晶激活演化及其與位錯交互作用對宏觀塑性行為的影響，來自于天津理工大學(xué)的郭祥如和申俊杰兩人基于晶體塑性理論建立描述孿晶形核、增殖和長大的位錯密度基晶體塑性本構(gòu)模型
基于dream3d的ebsd模型重建與黃umat的FCC多晶簡單拉伸
案例實操二
1，使用dream3d軟件完成ebsd模型的幾何重建
2，賦予相應(yīng)的材料參數(shù)（基于腳本完成材料的批量賦值）
3，施加相應(yīng)的邊界條件（X0方向完全固定，X1方向施加x方向20%的工程應(yīng)變）
4，結(jié)果與后處理
5, 不包含用于生成模型的dream3d管道！！！！！！！！！！！！！！！！！！
基于
這份資料是從事固體力學(xué)研究幾年經(jīng)典推薦教程，助你在有限元仿真理論部分有更深入的理解和認識，同時對有限元材料本構(gòu)模型的UMAT子程序的編寫、材料參數(shù)的設(shè)置、ABAQUS的前處理有更加深入的感悟。
附件中文件：inp單胞模型，UMAT晶體塑性經(jīng)典子程序，子程序?qū)?yīng)的經(jīng)典說明，固體力學(xué)國際經(jīng)典教程（Computational Methods for Plasticity），ABAQUS
