晶體塑性有限元分析的案例
塑性工程學報：Custom450鋼拉伸的晶體塑性有限元分析
圖9單軸拉伸應力分布
圖10單軸拉伸應變分布
相關研究成果以“Custom450鋼拉伸的晶體塑性有限元分析”為題發表在塑性工程學報上（2022年9月第29卷第9期），論文的第一作者是艾鑫，通訊作者是朱明亮。
論文鏈接：
DOI: 10.3969/j.issn.1007-2012.2022.09.023
基于晶體塑性有限元（CPFEM）的鈦合金圓棒拉伸過程模擬
作者：辭殤
關鍵詞：CPFEM；鈦合金；單軸拉伸；織構極圖；孿晶
晶體塑性有限元是一種結合了晶體塑性理論和有限元方法的數值模擬技術?。這種方法考慮了晶體材料的各向異性、滑移系統的開動和相互作用、以及變形過程中的硬化效應。它主要用于分析和預測晶體材料的塑性變形行為，特別是在微觀尺度上的變形機制。
晶體塑性有限元在材料科學和工程領域有著廣泛的應用，特別是在金屬加工、航空航天、汽車制造和生物醫學等領域。通過這種技術，研究人員和工程師可以更好地理解材料的力學行為，從而開發出更輕、更強、更耐用的材料和產品。此外，晶體塑性有限元仿真還能夠考慮材料的微觀結構特征，如晶粒取向、晶界、相分布以及滑移系統的活動，從而能夠預測材料在細觀尺度上的織構演化。
利用CPFEM方法對鈦合金圓棒拉伸過程進行模擬，使用UMAT子程序以及Abaqus有限元軟件作為晶體塑性有限元分析的實現方式。并且，在一些復雜工藝條件下如切削、軋制、沖壓等，CPFEM方法同樣適用，能夠模擬材料變形過程中的非線性行為和動態響應。
在晶體塑性有限元中，首先在Abaqus中建立了單軸拉伸有限元模型如圖1所示，材料被建模為包含大量晶粒的集合體如圖2所示，每個晶粒都有其特定的晶體取向，并且每個晶粒的變形過程均考慮了滑移和孿晶的變形機制。
圖1 單軸拉伸有限元模型示意圖
圖2 單軸拉伸晶體塑性模型示意圖
通過有限元方法，可以計算出在給定拉伸載荷下，這些晶粒如何相互作用，以及它們如何隨時間變形。這種方法能夠提供關于晶體材料內部應力、應變和變形機制的詳細信息，有助于理解材料在受力時的響應，并優化材料的設計和加工過程。圖3所示為單軸拉伸過程應力云圖，圖4所示為單軸拉伸過程孿晶云圖。
展開 晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
參考資料
Ti3Al單晶和雙相片層TiAl合金塑性行為的CPFEM模擬
Ti-6Al-4V合金納米壓痕變形與高周疲勞行為CPFEM研究
On Predicting the Channel Die Compression Behavior of HCP Magnesium AM30
兩相鈦合金拉伸力學行為的研究
密排六方金屬鎂的晶體塑性力學性能研究
HCP多晶體塑性的數值模擬
TA15鈦合金高溫變形多晶體塑性有限元模擬
γ-TiAl多晶體壓縮變形機制的晶體塑性有限元研究
純鈦單道次ECAP變形織構演化的細觀有限元模擬
純鈦晶體塑性力學性能研究
純鈦塑性變形行為的晶體塑性有限元模擬
純鈦壓縮變形下的晶體塑性有限元分析
考慮滑移與孿晶的鎂塑性本構研究
鈦合金雙態組織高溫拉伸行為的晶體塑性有限元研究
展開 晶體塑性有限元仿真入門(1)--開源子程序Huang's UMAT及代表性體積單元的創建
inp文件源文件：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/11UPvZHl26QpDRupopi8LXQ
提取碼：voro
以上是對晶體塑性有限元仿真的簡單講解，如果對voronoi幾何模型，晶體塑性力學，周期邊界條件等感興趣歡迎繼續關注。
晶體塑性有限元分析
有沒有關于研究晶體塑性分析的
abaqus晶體塑性有限元分析后處理晶界顯示插件分享
abaqus后處理中顯示晶界可以是多晶塑性分析更加直觀，但abaqus未內置此功能，需要通過二次開發實現，這里分享一個插件用于實現該功能，插件源于一位法國讀博士老哥的分享，將該插件放入到abaqus plug-in中即可輕松的實現后處理晶界的顯示問題
軟件用戶界面：
得到的效果圖如下：
如果您在文章中使用了該插件，請引用該作者對應的兩篇文獻：
1，A physically-based mixed hardening model for the prediction of the ductility limits of thin metal sheets using a CPFE approach
2，Investigation of the effect of morphological and crystallographic textures on the ductility limits of thin metal sheets using a CPFEM-based approach
插件壓縮包：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1tlAH2su4DiY5zGnxBFMfUA?pwd=cxbi
提取碼：cxbi
此外如果使用該插件存在任何疑問，可以加入我的知識星球，并提出使用過程的疑問。會根據你遇到的問題進行統一解答。
展開 晶體塑性有限元仿真入門(5)—歐拉角與晶體取向
晶體塑性有限元仿真入門(5)—歐拉角與晶體取向.pdf
晶體塑性有限元仿真入門(5)—歐拉角與晶體取向
備注：網頁排版有亂碼，建議下載附件pdf查看
晶體取向是材料學科中的重要分支，當晶粒發生擇優取向時，則導致材料性能（力學，物理和化學性能）的各向異性。各向異性會造成材料實際應用中的各種問題，如鋁合金典型的制耳現象，再如取向硅鋼中存在Goss織構時，有利于其磁學性能。在基礎研究領域，織構的形成與演變是基本的科學問題。在工業應用領域，通過織構的設計和控制可以提高材料的性能。隨著近年來EBSD和XRD等表征技術的發展，各種SCI期刊的發文都已離不開對材料晶體學取向的分析。這篇文章介紹晶體塑性有限元仿真過程中的歐拉角與晶體取向。
圖1 塑性變形過程導致的材料各向異性
全文包括以下幾個部分：
1) 材料晶體結構
2) EBSD工作原理
3) 晶體取向分析
4) 晶體塑性材料模型
5) 織構演變結果
6) 參考資料
7) 附錄
材料晶體結構
在晶體學中，晶體結構是對晶體材料中原子、離子或分子有序排列的描述。有序結構由組成粒子的內在性質產生，形成沿物質三維空間的主要方向重復的對稱模式，如圖2所示。
圖2 高分辨率透射電子顯微鏡圖片的鐵晶體，完美單晶的二維示意圖
構成這種重復圖案的材料中最小的一組粒子是結構的晶胞。晶胞完全反映了整個晶體的對稱性和結構，這是通過晶胞沿其主軸重復平移而建立的。平移向量定義布拉維點陣的節點，不同的晶體內部原子排列稱為具有不同的晶格結構。各種晶格結構可以歸納為七大晶系，各種晶系分別與十四種空間格（稱為Bravais晶格）相對應，如圖3所示。
展開 晶體塑性有限元
晶體塑性有限元有做疲勞壽命預測的嗎？
基于Ubuntu18.04虛擬機的晶體塑性有限元------案例一 ￥188
本人在虛擬機上安裝了Ubuntu系統，然后在該系統下安裝了DAMASK等系列軟件，虛擬機提供了一個很方便的共享的方法，以及簡單的使用示例，有興趣的同學也可以去購買課程進行學習，深入研究還是很困難的，需要有一定的編程和linux基礎。而我可以將我的虛擬機進行分享，省去了中間安裝可能會遇到的各種問題，安裝的虛擬機信息如下：本人可以演示一些基本的例子，也可以一起學習和交流
vmware軟件：vmware workstations 15.5 Pro
Linux系統：Ubuntu18.04
DAMASK：v2.0.3
ABAQUS：2018
Intel Fortran：parallel_studio_xe_2016_update1
Neper：3.2
有需要的同學，可以直接下載解壓，打開就能直接進行使用，方便快捷
展開 晶體塑性有限元中的晶界/相界標定 ￥500
umat與uexternal之間的變量調用（用于晶體塑性有限元中的析出物定義或再結晶）
晶體塑性有限元建模工具neper的一些資料整合 ￥30
還有如果有同學需要damask和neper、ABAQUS等，請參考我的另一篇帖子——基于linux虛擬機的晶體塑性有限元計算平臺（已安裝damask和neper等）》
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1287159
【VMware】如何打開已有虛擬機：https://jingyan.baidu.com/article/6181c3e0c44ebd152ef15332.html
最后附上測試視頻：
neper測試.mp4
晶體塑性有限元仿真入門(3)--開源代碼平臺EVOCD
晶體塑性有限元仿真入門(3)--開源代碼平臺EVOCD
晶體塑性有限元初學者較為熟知的兩個工具Huang's UMAT以及DAMASK平臺，這篇文章介紹另外一個晶體塑性有限元方法(CPFEM)的開源代碼平臺EVOCD，講解如何使用這些開源代碼進行材料的塑性變形模擬以及模擬變形過程中晶體取向的變化(織構)。
圖1 EVOCD的CPFEM流程圖
(E.B. Marin, Center for Advanced Vehicular Systems, Mississippi State University)
我們在網上搜索晶體塑性的關鍵字''CPFEM''時，會發現搜索引擎的網頁排名第一是馬普所(MPI, 大名鼎鼎的DAMASK就是他們團隊的成果)的研究成果，其次是密西西比州立大學先進車輛系統中心(Center for Advanced Vehicular Systems, Mississippi State University)的開源代碼平臺EVOCD，第三是基于Huang的晶體塑性有限元方法，由此可見EVOCD在晶體塑性有限元方法中的重要性。
圖2 CPFEM搜索結果
(從上到下分別是馬普所 (dierk-raabe.com) 、密西西比州立大學 (msstate.edu) 、哈佛大學 (columbia.edu) 的相關研究成果)
國內的晶體塑性有限元初學者，最主要的還是使用Huang's UMAT以及DAMASK平臺，而對密西西比州立大學的開源代碼平臺EVOCD不太常用。這篇文章將講解該平臺的使用方法以及如何使用該平臺進行晶體塑性有限元變形模擬。
展開 Abaqus晶體塑性有限元三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V9.0
8.0版本介紹：
晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V8.0
9.0相比于8.0增添三項功能如下：
1. 新增功能概覽
1.1 三維光順晶體模塊
圖1.1 三維光順晶體模塊
1.2 顯示晶體晶界后處理模塊
圖1.2 顯示晶體晶界后處理模塊
1.3 光順泡沫幾何模型生成
圖1.3 三維光順泡沫模型
2.
晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件介紹
長方體晶體模型
按第一步啟動三維多晶模型生成插件，啟動后界面如圖所示，首頁即為長方體晶體模型生成頁面。
圖2.1 長方體多晶模型生成界面
長方體晶體模型的輸入參數主要包括：長方體的x/y/z邊界、晶體最小間距和晶體數目，x/y/z Limit分別表示長方體在x/y/z軸上的最大/最小值，圖中默認值表示，長方體的最小點為(0, 0, 0)，最大點為(50, 50, 50)，晶體中心間的最小間距為5，晶體數量為100，不為每個晶體創建單獨的Set集，晶體參數對所有種類均相同，以下將不再贅述，用戶可根據情況進行修改。若勾選為每個晶體創建Set集，請確保Abaqus中體顏色顯示不是按Set進行顯示，否則程序執行速度大大降低。
三. 圓柱體晶體模型
按第一步啟動三維多晶模型生成插件，啟動后界面如圖所示，切換到圓柱體（Cylinder 3D）晶體模型生成頁面。
圖3.1 圓柱體多晶模型生成界面
圓柱體晶體模型的輸入參數主要包括：圓柱體的原點(默認為坐標原點)、圓柱體的半徑、圓柱體的長度、圓柱體的軸線方向(x/y/z軸)和晶體參數等。
圓柱體的原點和軸線方向決定了圓柱體在空間上的位姿、半徑和長度決定了圓柱體的大小。
四.
展開 晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V7.0
1 上一版本完整功能介紹：
Voronoi晶體插件-6.0版本[新功能介紹]
晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V6.0
2 新增功能模塊
7.0版本新增功能模塊包括：柱狀晶體模塊和分層晶體模塊。
2.1 二維柱狀晶體模塊
該模塊支持生成二維各項異性晶體模型，生成的晶體為細長形晶體。
圖2.1 二維柱狀晶體模塊
2.2 二維分層晶體模塊
該模塊支持生成多層晶體模型，每一層可設置不同厚度和晶體大小，晶體的層數支持多達20層。
圖2.2 二維分層晶體模塊
2.3 三維柱狀晶體模塊
該模塊支持生成二維各項異性晶體模型，支持矩形邊界和圓柱體邊界，可生成的晶體為細長或扁平形晶體。
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