梯度晶體
關注創建者：淵魚 創建時間：2022-07-31
梯度晶體的實例教程
圖1.9 二維分層分布梯度晶體模型
完整插件功能介紹：
一個好用的Abaqus晶體塑性模型生成插件-Voronoi模型V8.0
https://www.yqgqt.org.cn/post/1930001
本案例介紹在Abaqus CAE內建立呈現不同梯度分布模式的二維Voronoi晶粒結構模型。
模型輪廓草圖預先在AutoCAD內建立，在“0”圖層上建立正方形，在“hole”圖層建立內部的孔，這里的孔采用的是正多邊形，以確保能以多邊形的邊長生成對應的梯度晶粒。圖形建立完成后，采用CAD二維圖形Voronoi劃分 V2.0插件進行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數設置為最大的晶粒尺寸，晶粒類型選取梯度適應，邊界模式勾選自動尺寸。
在Abaqus內建立對應尺寸的二維部件，部件內部的孔可以建立為圓形。將CAD內生成的梯度晶粒以dxf草圖的形式導入Abaqus，并用其對建立的部件進行分區。
分區完成后也可采用Random Material Partition插件對不同區域隨機設置材料及比例。
沿直線分布的FGM梯度晶體模型只需在CAD草圖建立時將邊界線用多段線分段繪制即可，每段的尺寸與對應位置的晶粒尺寸一致。
可對模型劃分網格，并進行后續的梯度晶粒結構仿真模擬分析。
展開 2.2.4 梯度晶體模塊
三維梯度晶體模塊可用于生成梯度晶體模型，支持用戶自定義梯度，用戶界面如下：
圖2.24 三維矩形邊界梯度晶體模塊
圖2.25 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
該模塊支持用戶自定義梯度(Distribution Method選擇UDF后)，用戶需輸入一個Python程序文件(.py文件)，程序會自動調用該文件生成梯度場，并根據該梯度場輸出晶體模型。梯度場Python腳本示例如下：
#coding:utf-8
import math
def getSize(x, y, z):
################################################
size = 0.2*math.sqrt((x-0.5)**2+(y-0.5)**2)+0.025
################################################
return max(size, 1E-5)
if __name__ == "__main__":
print(getSize(0., 0., 1.))
其中，“#”包括的行是可修改部分。
2.2.5 周期晶體模塊
三維周期性晶體模塊可用于生成周期性晶體模型，用戶界面如下：
圖2.26 三維周期性晶體模塊
該模塊可控制不同方向晶體具有周期性。
展開 2.2.4 梯度晶體模塊
三維梯度晶體模塊可用于生成梯度晶體模型，支持用戶自定義梯度，用戶界面如下：
圖2.24 三維矩形邊界梯度晶體模塊
圖2.25 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
該模塊支持用戶自定義梯度(Distribution Method選擇UDF后)，用戶需輸入一個Python程序文件(.py文件)，程序會自動調用該文件生成梯度場，并根據該梯度場輸出晶體模型。梯度場Python腳本示例如下：
#coding:utf-8
import math
def getSize(x, y, z):
################################################
size = 0.2*math.sqrt((x-0.5)**2+(y-0.5)**2)+0.025
################################################
return max(size, 1E-5)
if __name__ == "__main__":
print(getSize(0., 0., 1.))
其中，“#”包括的行是可修改部分。
2.2.5 周期晶體模塊
三維周期性晶體模塊可用于生成周期性晶體模型，用戶界面如下：
圖2.26 三維周期性晶體模塊
該模塊可控制不同方向晶體具有周期性。
展開 V7.0版本介紹：
一個好用的Abaqus晶體塑性模型生成插件-Voronoi模型
https://zhuanlan.zhihu.com/p/611427546
2. V8.0版本新增功能：
2.1 二維核殼晶體模塊
圖2.1 二維圓形核殼晶體模塊
圖2.2 二維多邊形核殼晶體模塊
2.2 三維核殼晶體模塊
圖2.3 三維球形核殼晶體模塊
圖2.4 三維多面體核殼晶體模塊
2.3 桁架模型模塊
圖2.5 桁架結構模型生成模塊
2.4 圓形和圓柱邊界加權晶體模塊
圖2.6 二維圓形邊界加權晶體模塊
圖2.7 三維圓柱邊界加權晶體模塊
2.5 二維梯度晶體模塊
圖2.8 二維梯度晶體模塊
2.6 三維圓柱邊界梯度模塊
圖2.9 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
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梯度晶體的最新內容
沿直線分布的FGM梯度晶體模型只需在CAD草圖建立時將邊界線用多段線分段繪制即可，每段的尺寸與對應位置的晶粒尺寸一致。
可對模型劃分網格，并進行后續的梯度晶粒結構仿真模擬分析。
文獻一：《Gradient plasticity in gradient nano-grained metals》
文獻二：《Grain rotations during uniaxial deformation of gradient nano-grained metals using crystal plasticity finite element simulations》
推薦理由
2.2.4 梯度晶體模塊
三維梯度晶體模塊可用于生成梯度晶體模型，支持用戶自定義梯度，用戶界面如下：
圖2.24 三維矩形邊界梯度晶體模塊
圖2.25 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
該模塊支持用戶自定義梯度(Distribution Method選擇UDF后)，用戶需輸入一個Python程序文件(.py文件)，程序會自動調用該文件生成梯度場，并根據該梯度場輸出晶體模型
2.2.4 梯度晶體模塊
三維梯度晶體模塊可用于生成梯度晶體模型，支持用戶自定義梯度，用戶界面如下：
圖2.24 三維矩形邊界梯度晶體模塊
圖2.25 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
該模塊支持用戶自定義梯度(Distribution Method選擇UDF后)，用戶需輸入一個Python程序文件(.py文件)，程序會自動調用該文件生成梯度場，并根據該梯度場輸出晶體模型。
插件可用于梯度功能材料(Functionally Gradient Materials)、梯度納米金屬材料、梯度金屬結構等梯度晶體模型的建立。模型基于背景網格實現，通過單元集的劃分，將不同的晶格指定不同的材料類型。
二維梯度模塊界面
圖1.1 二維梯度晶體模型生成界面
2.
，并根據該梯度場輸出晶體模型。
文章doi：10.1016/j.mechmat.2021.103830
推薦理由：文章采用晶體塑性有限元模擬，揭示了NiTi形狀記憶合金（SMA）在400℃罐裝壓縮下的塑性變形機制，將統計存儲位錯（SSD）和幾何必要位錯（GND）密度納入應變梯度的晶體塑性本構模型。在CPFE模擬的基礎上，獲得了織構演化、應力應變場、SSD和GND密度。
圖2.8 二維梯度晶體模塊
2.6 三維圓柱邊界梯度模塊
圖2.9 三維圓柱邊界梯度晶體模塊
華中科技大學的Jianqiu Liu等人采用經典的局部和非局部應變梯度晶體塑性有限元模擬方法研究了非均質多晶中尺寸相關的微孔生長, 采用局部CP理論和非局部CP理論描述了典型面心立方(FCC)多晶銅的應力應變響應。結果表明，孔隙-晶粒尺寸比和絕對微孔尺寸對微孔生長均有顯著影響，分別為第一類(由晶粒尺度非均質變形引起)和第二類(由塑性應變梯度引起)尺寸效應。
