多相的案例
解決多相材料界面網(wǎng)格劃分難問題-像素網(wǎng)格法-原創(chuàng)帖
對于多相材料界面網(wǎng)格劃分難的問題，上個帖子介紹了自適應(yīng)界面網(wǎng)格法，也給出了方法和技巧，本章再介紹一種規(guī)則網(wǎng)格法，即像素網(wǎng)格法。
而這個方法又分為兩種情況：
1 基于在軟件中建立的理想多相結(jié)構(gòu)；
2 基于SEM圖片（不限于）的真實多相結(jié)構(gòu)；
把第一種情況下建立好的模型截圖保存就成為了簡單的第二種情況，因此，第一種情況其實也可以采用第二種情況下的解決辦法進行處理的。
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第一種情況：基于在軟件中建立的理想多相結(jié)構(gòu)
在軟件中建立的幾何模型，往往不像拍出來的真實圖片，不含有多余的結(jié)構(gòu)，而且模型都是符合一定規(guī)則的有序排列組成（即便是隨機分布），所以我們可以通過自己編程/現(xiàn)有軟件對模型可以劃分出規(guī)則的全部六面體網(wǎng)格。
解決方法1：基于Dig（2d模型好像不行）/flac2d或3d
解決方法2：自己編寫程序或插件
解決方法3：基于oof2軟件
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第二種情況：基于SEM圖片（不限于）的真實多相結(jié)構(gòu)
解決方法1：自己編寫程序或插件
解決方法2：基于oof2/3D軟件
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基于COMSOL軟件對土石混合體進行了數(shù)值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細顆粒侵蝕，骨架結(jié)構(gòu)變形，此問題是一個多場（滲流場、變形場、應(yīng)力場、損傷場）多相介質(zhì)（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復雜問題。仿真結(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
顆粒運動分布
應(yīng)力分布
孔隙滲流下的細顆粒遷移運動
圖2 數(shù)值仿真結(jié)果
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流
Abaqus中多相材料不規(guī)則表面輪廓提取
1 前言
在Abaqus切削仿真中，目前多采用二維正交模型來轉(zhuǎn)化和代替各種加工形式。目前對于Abaqus切削仿真的可查資料中，多是模型建立和一些注意事項，對于其后處理過程較少提及。加工表面的粗糙度是表面質(zhì)量評價的一項重要指標，仿真得到的微觀結(jié)構(gòu)的細觀變化也是切削仿真的一大研究重點。因此，對切削表面的輪廓提取是有必要的。
在Abaqus中，在后處理過程中，輪廓提取可以采用多種方式，例如建立路徑和導出連續(xù)節(jié)點坐標。但是多相材料建模通常采用不同的Part最后Assembly得到，建立路徑只能在獨立的Part中進行。除此之外，網(wǎng)格劃分與一般的規(guī)則形狀得到的網(wǎng)格也不相同，多相材料劃分得到的網(wǎng)格往往并不規(guī)則，因此導出連續(xù)節(jié)點也是不現(xiàn)實的。因此，要想導出多相復合材料的表面輪廓需要尋求一種別的方式。
本篇小節(jié)只要針對多相復合材料的切削表面輪廓進行講述，所使用的軟件包括Abaqus、AutoCAD、Excel和Origin。除了Abaqus切削仿真表面輪廓提取，也可對一些其它復雜形狀和結(jié)構(gòu)的輪廓提取做出指導意義。
2 提取過程
如圖1所示為所選擇的一個案例的最終切削結(jié)果，其中顆粒和基體是單獨的Part，切削表面并不平整。提取目標既最上面的一條輪廓曲線。要求：其中某一條線的實際長度。
圖1 樣件的切削結(jié)果
第一步：在Abaqus Visualization界面下選擇命令Plot Deformed Shape，再點擊命令Render Model: Wireframe，得到如圖2所示的線框圖。
展開 LS-DYNA 基于CT掃描的多相材料動力學仿真
本貼的內(nèi)容是關(guān)于LS-DYNA的高級應(yīng)用，基于真實多相材料的物質(zhì)分布進行建模，從而真實模擬多相物質(zhì)的動力學特性的技術(shù)。
以混凝土材料為例。
首先，獲取CT數(shù)據(jù)。這邊有一個關(guān)于CT數(shù)據(jù)的開源網(wǎng)站https://www.digitalrocksportal.org/
獲取到raw文件后，用avizo軟件打開，并生成二值化的tif圖。
接下來，就是實現(xiàn)多圖向網(wǎng)格生成的關(guān)鍵步驟了，可以參考 淵魚 大佬的帖子，或者自己編程。
一般無法直接生成lsdyna需要的k文件，需要借助其他建模或仿真軟件生成。
然后按照lsdyna的一般建模思路計算。
最后的損傷結(jié)果如圖。
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
多相材料的變形模擬
幾何模型
多相材料變形模擬的關(guān)鍵在于材料幾何模型的構(gòu)建和材料參數(shù)的賦予。很多研究者為了構(gòu)建與真實細微觀結(jié)構(gòu)相似的幾何模型而創(chuàng)建腳本或開發(fā)新方法。
圖7.1 多相材料的幾何模型
我們用前面構(gòu)建好的圓柱體(R0.015mm&H0.05mm)里包含300個晶粒的幾何模型，假設(shè)材料里包含最復雜的情況，即FCC、BCC和HCP三相材料，這三相材料的體積分布大致相同，即300個晶粒中每相材料各占100個。
材料模型
材料模型使用前面的FCC、BCC和HCP三相材料參數(shù)，如圖7.2所示，晶粒編號為1-100設(shè)置為FCC材料參數(shù)，晶粒編號為101-200設(shè)置為BCC材料參數(shù)，晶粒編號為201-300設(shè)置為HCP材料參數(shù)。
圖7.2 多相材料的材料模型
所有模塊的設(shè)置與第2節(jié)"FCC晶格材料的變形模擬-多晶體"的創(chuàng)建過程類似，構(gòu)建好的inp文件見附件，下面看看模型的變形結(jié)果。
后處理界面
應(yīng)力應(yīng)變分布：
圖7.3 后處理應(yīng)力應(yīng)變分布
圖7.4 后處理一些SDV結(jié)果的分布
本文不涉及材料參數(shù)應(yīng)如何獲得，材料參數(shù)是參考了一些論文的數(shù)據(jù)還有自己的理解進行的設(shè)置，旨在構(gòu)建一個能順利模擬的模型。下面給出所有參考文獻和在附件給出所有源文件，歡迎交流指正。
8.
展開 高強度、水增強修復硅烷齊聚物的多相組裝
為了同時實現(xiàn)良好修復性能及較高力學強度，研究人員通過引入2-脲基-4[H] 啶酮 (UPy) 的四重氫鍵將硅烷齊聚物進行多相組裝得到具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硅基超分子聚合物材料 (UP)3T。所制備材料的拉伸斷裂強度可達 47.49 ± 1.03 MPa，動態(tài)熱機械分析 (DMA) 得到的室溫儲存模量高達 151.4 ± 10.7 MPa；受損材料在70°C修復12 h后修復效率可達到90%以上。不同于常規(guī)的氫鍵輔助的可修復材料，該材料具有水增強修復的特性，即在70°C水中修復5 min后其拉伸斷裂強度是原始材料拉伸斷裂強度的98%。通過與其他具有修復性能的硅基材料相比，硅基超分子聚合物材料 (UP)3T兼具良好的修復性能及較高的機械強度。其中材料的力學強度主要歸因于通過多重氫鍵交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及材料的半結(jié)晶性；而材料的水增強修復性能主要是由于對于置于水中的材料，水分子將透過材料與其中的UPy部分相互作用，從而加速聚集態(tài)UPy的解離，最終實現(xiàn)水增強修復。
圖1. 具有修復性能硅基超分子聚合物材料 (UP)3T的多相設(shè)計。
圖2. 硅基超分子聚合物材料 (UP)3T的修復性能。
研究人員通過衰減全反射紅外光譜 (ATR-IR) 揭示了材料和水分子之間的相互作用，并通過示差掃描量熱法 (DSC) 和原子力顯微鏡 (AFM) 等進一步證實了材料在水中將變軟，表面粘附力將增大，這都將增強材料在水中的修復性能。
本項研究得到了國家自然科學基金 (NSFC)，香港政府大學研究基金(GRF) 和香港城市大學的資助。
展開 解決多相材料界面網(wǎng)格劃分難問題-界面自適應(yīng)網(wǎng)格-原創(chuàng)帖
在平時做的科研/項目中往往會遇到兩相或多相材料，對于二維模型而言，在ABAQUS中進行網(wǎng)格劃分還是可以完成的，但是對于三維模型這樣的工作量往往是非常大的，或者有時候是難以企及的，浪費大量的時間，消磨人的耐心，在當前軟件中完不成的工作，大部分人當然會想到借助于第三方軟件Hypermesh/Ansa等網(wǎng)格劃分軟件來完成，但是這又存在一個熟練陌生軟件的過程，還有不同軟件之間的接口導入導出問題，在此不做過多討論。
為了實現(xiàn)多相材料界面的網(wǎng)格劃分，當前文章我們采用自適應(yīng)網(wǎng)格（自動調(diào)整界面網(wǎng)格）方法，這個可以:
1 自己編程實現(xiàn)（參考：基于圖像的自適應(yīng)有限元網(wǎng)格劃分方法）；
2 借助于現(xiàn)有軟件實現(xiàn)（OOF2/3D軟件）；
oof2-2.1.12.tar.gz
3 也有一些插件可以實現(xiàn)（Im2mesh (2D image to triangular meshes)類似于OOF2的MATLAB插件）；
im2mesh 1.76.zip
三者功能原理基本相同，那我們肯定選擇現(xiàn)有軟件OOF2/3D（能省則省），在此重點介紹一下OOF2：
它是一款面向?qū)ο蟮挠邢拊浖梢曰谡鎸嵭蚊矆D片建立有限元模型，更可實現(xiàn)對微觀結(jié)構(gòu)大部分細節(jié)的捕捉，而且在OOF2的2.0以上版本中可以直接輸出.inp文件，導入到ABAQUS中進行計算和材料性能評估。
展開 南大《AFM》：一種具有真空封裝結(jié)構(gòu)的多相催化劑！
異相電芬頓(EF)工藝是一種很有前途的現(xiàn)場生產(chǎn)H2O2和避免鐵泥的廢水處理技術(shù)。然而，陰極催化劑的制備仍然是一個挑戰(zhàn)。催化劑表面不僅要具有2e-氧還原反應(yīng)和多相Fenton反應(yīng)的活性中心，而且防止活性金屬的連續(xù)浸出也是保持其催化活性的關(guān)鍵。
來自南京大學的學者成功地制備了一種具有真空封裝結(jié)構(gòu)的多相催化劑(rGO@FexP/C)，其中碳支載的磷化鐵(FexP/C)緊密覆蓋在相互連接的還原石墨烯(rGO)片層中。反應(yīng)后rGO@FexP/C的溶解鐵濃度僅為裸FexP/C(14.6mgL?1)的3.37%，而rGO@FexP/C對磺胺甲惡唑(10mgL?1)的降解性能優(yōu)于FexP/C。對不同外層厚度和不同形貌結(jié)構(gòu)的rGO@FexP/C的研究表明，rGO@FexP/C獨特的結(jié)構(gòu)對磺胺甲惡唑(10mgL-1)的降解起決定性作用。這種超薄碳層中的多級磷化鐵復合材料作為有效的多相電芬頓催化劑，具有突出的穩(wěn)定性和催化活性。
展開 兩相與多相流動力學_〔西交，郭烈錦編著〕
兩相與多相流動力學_〔西交，郭烈錦編著〕
使用im2mesh和oof2進行多相界面網(wǎng)格劃分比較-原創(chuàng)帖
經(jīng)過近幾天的探索，發(fā)現(xiàn)im2mesh采用三角形網(wǎng)格劃分對多相界面的網(wǎng)格處理能力較強，而oof2也具備這樣的能力，但是需要經(jīng)過多次的網(wǎng)格細化、像素點捕捉、分裂、光滑等一系列操作。
但oof2具備獲得純?nèi)切巍⒓兯倪呅巍⑷切魏退倪呅位旌暇W(wǎng)格的能力，這是im2mesh所不具備的，
1. 對于特別復雜的模型可以使用im2mesh或oof2進行純?nèi)切尉W(wǎng)格劃分，或者也可以使用oof2進行純四邊形單元網(wǎng)格劃分；
2. 對于不是很復雜的模型可以使用im2mesh進行純?nèi)切螁卧W(wǎng)格劃分，或者也可以使用oof2進行四邊形和三角形混合單元網(wǎng)格劃分；
3.im2mesh和oof2都對于黑白二值化的圖片有較高的效率；
4.如果是RGB圖，在im2mesh中都是要先處理為灰度圖或黑白二值化圖，注意：im2mesh有將灰度圖轉(zhuǎn)變?yōu)橛邢拊W(wǎng)格的能力，但是效率著實不高，所以im2mesh很多時候都采用黑白二值化圖片；
5.由于im2mesh處理多種顏色的灰度圖能力有限，所以如果一個圖片中的顏色超過三種以上，那么采用oof2進行處理效果更高，或者將圖片處理為黑白二值化圖，在im2mesh或oof2中處理都可以；
6.如果要獲得像素網(wǎng)格，oof2可以做到，im2mesh不能做到；
7.最好在ps中把相近色區(qū)域都改為一種顏色，這樣可以更加方便在im2mesh或oof2中進行處理，大大提高處理效率，如下圖共包含四種單色：黑、白、灰、淺灰，而實際這個熊貓圖片的任何一個區(qū)域都是灰色過渡，如果不提前對圖片進行區(qū)域顏色處理，則在im2mesh中處理效率非常低，同時在oof2中創(chuàng)建像素集合也會更困難。
8.圖片像素尺寸不要太大了，否則在im2mesh中處理起來速度也慢。
展開 多相電機噪聲：電機噪聲的產(chǎn)生與輻射
，角頻率
，階數(shù)
，相角
高溫燒蝕——多相陶瓷向高熵陶瓷原位轉(zhuǎn)變的新途徑！
近日，西北工業(yè)大學孫佳副教授團隊通過成分調(diào)控設(shè)計出一種由(Hf
0.5Zr
0.5)B
2-SmB
6-ErB
4-YB
6組成的多元復相硼化物（HZRB），利用超音速等離子噴涂技術(shù)在C/C復合材料表面制備HZRB陶瓷涂層。通過研究HZRB涂層的高溫燒蝕過程發(fā)現(xiàn)，利用硼化物高溫燒蝕過程中的自發(fā)氧化反應(yīng)，HZRB涂層存在高溫燒蝕服役過程中高熵氧化物(Hf
0.2Zr
0.2Sm
0.2Er
0.2Y
0.2)O
2-δ的原位合成現(xiàn)象，并通過第一性原理計算揭示出高熵氧化物的形成機理。通過對比HZRB涂層與(Hf
0.5Zr
0.5)B
2（HZB）涂層的抗燒蝕性能，發(fā)現(xiàn)HZRB涂層具有更優(yōu)異的抗燒蝕性能，主要歸因于原位形成的高熵氧化物層相比HZB涂層燒蝕后形成的(Hf
0.5Zr
0.5)O
2氧化層具有更加優(yōu)異的相穩(wěn)定性，
這項工作為抗燒蝕涂層的成分設(shè)計提供了全新的思路，為高熵陶瓷的熱服役原位合成提供了新途徑。相關(guān)工作以“In-situ phase evolution of multi-component boride to high-entropy ceramic upon ultra-high temperature ablation”為題
發(fā)表在陶瓷材料學科頂刊Journal of the European Ceramic Society上。
展開 COMSOL顆粒夾雜多孔介質(zhì)多相材料達西滲流模擬
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發(fā)生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區(qū)插件建立后導入到COMSOL軟件內(nèi)。
模型包括滲流發(fā)生的外側(cè)基體、內(nèi)部顆粒、顆粒及基體過渡區(qū)（ITZ）三部分組成，由于內(nèi)部顆粒的滲透系數(shù)遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設(shè)置過渡區(qū)的目的是在實際情況中，土體及內(nèi)部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設(shè)置左右兩側(cè)的水頭差，最終壓力及流速模擬結(jié)果如下。
[問題討論]STARCCM+入門系列之——多相流的基礎(chǔ)知識
多相流體這個術(shù)語指同一系統(tǒng)（其中，相之間存在不同交界面）中的多個相的流體和相互作用。術(shù)語“相”通常指物質(zhì)的熱力學狀態(tài)：固體、液體或氣體。
在建模術(shù)語中，相具有更廣義的定義，并且可定義為系統(tǒng)中的物質(zhì)量，其本身具有用于區(qū)別于該系統(tǒng)中其他相的物理屬性。例如：
l
. 不同密度的液體
l
. 不同大小的氣泡
l
. 不同形狀的顆粒
多相流體與多組分流體不同。在多組分流體中，不同組分在分子級別混合。 這些組分具有相同的對流速度。
在多相流體中，不同的相在宏觀尺度上混合。這些相具有不同的對流速度。 很多流體是多相多組分流體。
多相流體可分為兩類：
l
. 離散流體，例如氣泡、液滴和顆粒流體
l
. 分層流體，例如自由表面流或管道中的環(huán)形液膜流體。
如果相占用斷開的空間區(qū)域，則將其視為離散相，否則視為連續(xù)相。
STAR-CCM+ 提供以下不同模型來滿足這兩個流體類別的要求：
l
. 拉格朗日多相模型：此模型將對離散相的代表性粒子束穿過系統(tǒng)時的運動方程進行求解。它適用于主要由攜帶相對較小體積的離散顆粒、液滴或氣泡的單一連續(xù)相組成的系統(tǒng)。它適用于離散相與物理邊界的相互作用至關(guān)重要的情況。
l
. 液膜模型：此模型使用邊界層近似值以及通過液膜深度的假定速度和溫度分布來預測壁膜的動態(tài)特征。液膜傳輸使用橫跨形成液膜的固體壁面表面的薄殼進行預測。
l
. 離散元模型 (DEM)：此模型是拉格朗日多相模型的延伸，但它將對各個顆粒（而不是代表性粒子束）進行建模，且明確考慮了顆粒間接觸力。
l
. 歐拉多相混合模型：此模型是一種簡化的多相模型，可用于對懸浮液多相流體進行建模。在此模型中，通過假設(shè)懸浮液是均勻的單相系統(tǒng)來減少計算量。
l
.
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5.1 歐拉模型概述
ANSYS Fluent中的歐拉多相模型允許對多個獨立但相互作用的相進行建模。這些相可以是幾乎任何組合的液體，氣體或固體。與用于離散相模型的歐拉-拉格朗日處理相反，每個階段都使用歐拉處理。
使用歐拉多相模型，次要相的數(shù)量僅受內(nèi)存需求和收斂行為的限制。只要有足夠的存儲空間，就可以對任意數(shù)量的次級階段進行建模。但是，對于復雜的多相流，您可能會發(fā)現(xiàn)解決方案受到收斂行為的限制。有關(guān)多階段建模策略，請參見《用戶指南》中的歐拉模型。
ANSYS Fluent的歐拉多相模型無法區(qū)分流體-流體流和流體-固體（顆粒）多相流。顆粒流僅僅是涉及至少一個已被指定為顆粒相的相的流。
ANSYS Fluent解決方案基于以下內(nèi)容：
①所有階段均共享一個壓力。
②求解每個階段的動量和連續(xù)性方程。
③以下參數(shù)可用于顆粒相：
可以為每個固相計算顆粒溫度（固體波動能量）。您可以選擇代數(shù)公式，常數(shù)，用戶定義的函數(shù)或偏微分方程。
固相剪切和體積粘度是通過將動力學理論應(yīng)用于顆粒流而獲得的。也可提供用于模擬顆粒流動的摩擦粘度。您可以為所有屬性選擇適當?shù)哪Ｐ秃陀脩舳x的功能。
④有幾個相間阻力系數(shù)函數(shù)可用，適用于各種類型的多相狀態(tài)。（您也可以按照Fluent自定義手冊中的說明，通過用戶定義的函數(shù)來修改相間阻力系數(shù)。）所有k-ε和k-ω湍流模型均可用，并且可能適用于所有相或混合物。
5.2 歐拉模型的局限性
除以下限制外，ANSYS Fluent中可用的所有其他功能均可與歐拉多相模型一起使用：
①沒有基于每個階段的雷諾應(yīng)力湍流模型。
②粒子跟蹤（使用拉格朗日分散相模型）僅與主相相互作用。
③使用歐拉模型時，無法對具有指定質(zhì)量流率的沿河周期性流量進行建模（允許您指定壓降）。
④不允許無粘性流動。
⑤不允許熔化和固化。
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