多相材料擴(kuò)散模擬的案例
晶體塑性有限元仿真入門(mén)(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
晶體塑性有限元仿真入門(mén)(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
這篇文章講解如何使用晶體塑性有限元方法(CPFEM)進(jìn)行不同晶格材料以及多相材料的變形模擬，CPFEM是基于商業(yè)有限元軟件ABAQUS完成的建模，晶體塑性本構(gòu)模型是使用的開(kāi)源的UMAT用戶(hù)子程序(源碼和inp文件見(jiàn)附件)。采用CPFEM模擬了面心立方結(jié)構(gòu)(FCC)、體心立方結(jié)構(gòu)(BCC)和密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的單晶、多晶及多相材料受到外部載荷時(shí)的力學(xué)響應(yīng)。基于滑移原理的晶體變形理論，隨著變形的進(jìn)行各滑移系統(tǒng)的臨界剪應(yīng)力都會(huì)增大，CPFEM將捕捉到材料的力學(xué)響應(yīng)(應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn))。這些應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)有助于從根本上理解晶粒尺度下金屬變形的性質(zhì)。
首先我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的FCC晶格材料的例子入手，講解如何進(jìn)行有限元模型的創(chuàng)建，從完全新手的角度出發(fā)，一步步講解如何建模，賦予材料和處理仿真結(jié)果。
本文章包括以下八個(gè)部分：
1) FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
2) FCC晶格材料的變形模擬-多晶體
3) BCC晶格材料的變形模擬-單晶體
4) BCC晶格材料的變形模擬-多晶體
5) HCP晶格材料的變形模擬-單晶體
6) HCP晶格材料的變形模擬-多晶體
7) 多相材料的變形模擬
8) 參考資料
1. FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
幾何模型
如圖1.1a在草圖里繪制R0.015mm的圓形，拉伸0.05mm，最后得到如圖1.1b所示的圓柱體(R0.015mm&H0.05mm)。
展開(kāi) COMSOL顆粒夾雜多孔介質(zhì)多相材料達(dá)西滲流模擬
在實(shí)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(fù)雜性。這里采用兩項(xiàng)材料通過(guò)COMSOL達(dá)西定律模塊對(duì)滲流進(jìn)行模擬。
模型采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過(guò)渡區(qū)插件建立后導(dǎo)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(guò)渡區(qū)（ITZ）三部分組成，由于內(nèi)部顆粒的滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于基體，因此可將其省略，邊界置為無(wú)流動(dòng)。設(shè)置過(guò)渡區(qū)的目的是在實(shí)際情況中，土體及內(nèi)部碎石顆粒間往往會(huì)有孔隙，這就造成了接觸面的實(shí)際滲透率遠(yuǎn)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。
展開(kāi) 相場(chǎng)氫擴(kuò)散裂紋模擬，靜水應(yīng)力氫濃度
有教程，子程序。價(jià)格可私可刀
有償請(qǐng)教用相場(chǎng)模型模擬某物質(zhì)擴(kuò)散反應(yīng)，用ABAQUS的UMAT子程序?qū)崿F(xiàn)
該相場(chǎng)模型以濃度c作為序參量，將濃度僅視為高度坐標(biāo)和時(shí)間t的函數(shù)，下圖為不同時(shí)間點(diǎn)該物質(zhì)的濃度分布，有文獻(xiàn)參考，
LS-DYNA 基于CT掃描的多相材料動(dòng)力學(xué)仿真
本貼的內(nèi)容是關(guān)于LS-DYNA的高級(jí)應(yīng)用，基于真實(shí)多相材料的物質(zhì)分布進(jìn)行建模，從而真實(shí)模擬多相物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)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(gè)關(guān)于CT數(shù)據(jù)的開(kāi)源網(wǎng)站https://www.digitalrocksportal.org/
獲取到raw文件后，用avizo軟件打開(kāi)，并生成二值化的tif圖。
接下來(lái)，就是實(shí)現(xiàn)多圖向網(wǎng)格生成的關(guān)鍵步驟了，可以參考 淵魚(yú) 大佬的帖子，或者自己編程。
一般無(wú)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l(shuí)sdyna的一般建模思路計(jì)算。
最后的損傷結(jié)果如圖。
展開(kāi) Abaqus中多相材料不規(guī)則表面輪廓提取
1 前言
在A(yíng)baqus切削仿真中，目前多采用二維正交模型來(lái)轉(zhuǎn)化和代替各種加工形式。目前對(duì)于A(yíng)baqus切削仿真的可查資料中，多是模型建立和一些注意事項(xiàng)，對(duì)于其后處理過(guò)程較少提及。加工表面的粗糙度是表面質(zhì)量評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，仿真得到的微觀(guān)結(jié)構(gòu)的細(xì)觀(guān)變化也是切削仿真的一大研究重點(diǎn)。因此，對(duì)切削表面的輪廓提取是有必要的。
在A(yíng)baqus中，在后處理過(guò)程中，輪廓提取可以采用多種方式，例如建立路徑和導(dǎo)出連續(xù)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。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(dú)立的Part中進(jìn)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(dǎo)出連續(xù)節(jié)點(diǎn)也是不現(xiàn)實(shí)的。因此，要想導(dǎo)出多相復(fù)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(duì)多相復(fù)合材料的切削表面輪廓進(jìn)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(duì)一些其它復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的輪廓提取做出指導(dǎo)意義。
2 提取過(guò)程
如圖1所示為所選擇的一個(gè)案例的最終切削結(jié)果，其中顆粒和基體是單獨(dú)的Part，切削表面并不平整。提取目標(biāo)既最上面的一條輪廓曲線(xiàn)。要求：其中某一條線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度。
圖1 樣件的切削結(jié)果
第一步：在A(yíng)baqus Visualization界面下選擇命令Plot Deformed Shape，再點(diǎn)擊命令Render Model: Wireframe，得到如圖2所示的線(xiàn)框圖。
展開(kāi) CAD隨機(jī)圓形插件 ￥99
可用于如混凝土細(xì)觀(guān)模型、多孔材料模型、多孔介質(zhì)滲流模擬、多相材料擴(kuò)散模擬等方面的研究。
三、使用須知
1、軟件使用需注冊(cè)，一機(jī)一碼；
2、軟件運(yùn)行需要安裝AutoCAD（2010~2021均可使用）。
四、樣圖實(shí)例
2010版CAD文件，.dwg格式。
隨機(jī)圓形樣圖.rar
V2.0版本已發(fā)布
CAD隨機(jī)圓形骨料插件 V2.0
可直接聯(lián)系QQ：1135122921
獲取軟件及注冊(cè)，價(jià)格一致
解決多相材料界面網(wǎng)格劃分難問(wèn)題-像素網(wǎng)格法-原創(chuàng)帖
對(duì)于多相材料界面網(wǎng)格劃分難的問(wèn)題，上個(gè)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(gè)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(shí)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(jiǎn)單的第二種情況，因此，第一種情況其實(shí)也可以采用第二種情況下的解決辦法進(jìn)行處理的。
##########
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(lái)的真實(shí)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(jī)分布），所以我們可以通過(guò)自己編程/現(xiàn)有軟件對(duì)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(xiě)程序或插件
解決方法3：基于oof2軟件
##########
第二種情況：基于SEM圖片（不限于）的真實(shí)多相結(jié)構(gòu)
解決方法1：自己編寫(xiě)程序或插件
解決方法2：基于oof2/3D軟件
ABAQUS斷裂模擬收徒 ，快速學(xué)會(huì)各種ABAQUS斷裂模擬方法 **/人（將有機(jī)會(huì)享有各種插件以及程序，價(jià)值**、專(zhuān)門(mén)定制視頻、全程親自教學(xué)、各種模型調(diào)試及解答問(wèn)題等等，傾囊相教）
展開(kāi) CAD隨機(jī)圓形生成插件——發(fā)布預(yù)告及意見(jiàn)征求
可用于如混凝土細(xì)觀(guān)模型、再生骨科混凝土、泡沫混凝土、多孔材料模型、多孔介質(zhì)滲流模擬、多相材料擴(kuò)散模擬等方面的研究。
插件界面參考：
軟件界面暫定如下，如有其它需求，可在評(píng)論區(qū)留言。
插件生成參考：
生成文件樣式暫定如下所示，歡迎提出改進(jìn)意見(jiàn)。
價(jià)格及優(yōu)惠：
插件價(jià)格暫定388元，具體價(jià)格以實(shí)際發(fā)布為準(zhǔn)。曾購(gòu)買(mǎi)過(guò)（在該插件的發(fā)布日期前購(gòu)買(mǎi)）ABAQUS混凝土隨機(jī)骨料生成插件可享受一折優(yōu)惠，。
預(yù)計(jì)發(fā)布日期：
插件暫定于2021/09/06日前發(fā)布，具體發(fā)布時(shí)間將根據(jù)需求情況動(dòng)態(tài)調(diào)整。
意見(jiàn)征求：
歡迎各位學(xué)者提出建議及改進(jìn)意見(jiàn)。對(duì)于有建設(shè)性的改進(jìn)或?qū)崿F(xiàn)方案將給予最高五折的優(yōu)惠。
插件已于2021/06/15日發(fā)布
CAD隨機(jī)圓形插件
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1806896
展開(kāi) 解決多相材料界面網(wǎng)格劃分難問(wèn)題-界面自適應(yīng)網(wǎng)格-原創(chuàng)帖
在平時(shí)做的科研/項(xiàng)目中往往會(huì)遇到兩相或多相材料，對(duì)于二維模型而言，在A(yíng)BAQUS中進(jìn)行網(wǎng)格劃分還是可以完成的，但是對(duì)于三維模型這樣的工作量往往是非常大的，或者有時(shí)候是難以企及的，浪費(fèi)大量的時(shí)間，消磨人的耐心，在當(dāng)前軟件中完不成的工作，大部分人當(dāng)然會(huì)想到借助于第三方軟件Hypermesh/Ansa等網(wǎng)格劃分軟件來(lái)完成，但是這又存在一個(gè)熟練陌生軟件的過(guò)程，還有不同軟件之間的接口導(dǎo)入導(dǎo)出問(wèn)題，在此不做過(guò)多討論。
為了實(shí)現(xiàn)多相材料界面的網(wǎng)格劃分，當(dāng)前文章我們采用自適應(yīng)網(wǎng)格（自動(dòng)調(diào)整界面網(wǎng)格）方法，這個(gè)可以:
1 自己編程實(shí)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(shí)現(xiàn)（OOF2/3D軟件）；
oof2-2.1.12.tar.gz
3 也有一些插件可以實(shí)現(xiàn)（Im2mesh (2D image to triangular meshes)類(lèi)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(diǎn)介紹一下OOF2：
它是一款面向?qū)ο蟮挠邢拊浖梢曰谡鎸?shí)形貌圖片建立有限元模型，更可實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀(guān)結(jié)構(gòu)大部分細(xì)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(dǎo)入到ABAQUS中進(jìn)行計(jì)算和材料性能評(píng)估。
展開(kāi) CAD隨機(jī)多邊形顆粒生成軟件 ￥189
可用于如混凝土細(xì)觀(guān)模型、多孔材料模型、多孔介質(zhì)滲流模擬、多相材料擴(kuò)散模擬等方面的研究。
四、使用須知
1、如需生成界面過(guò)渡區(qū)顆粒的最小邊數(shù)不宜小于5；
2、顆粒所能達(dá)到的最大體積比與集配及最小間距關(guān)系較大；
3、實(shí)際生成的界面過(guò)渡區(qū)厚度與設(shè)計(jì)值略有偏差；
4、軟件使用需注冊(cè)，一機(jī)一碼；
5、軟件運(yùn)行需要安裝AutoCAD。（2010~2021均可使用）
五、更新日志
1.新增界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）繪制功能
2.新增顆粒集配控制功能
3.新增顆粒集配曲線(xiàn)繪制功能
4.新增是否進(jìn)行CAD繪圖選項(xiàng)
5.美化界面顯示優(yōu)化參數(shù)分組
6.重構(gòu)代碼加快運(yùn)行速度
7.添加時(shí)間控制參數(shù)，防止死循環(huán)
8.精確計(jì)算多邊形顆粒體積
9.新增CAD分圖層繪制
10.優(yōu)化軟件注冊(cè)識(shí)別
六、樣圖實(shí)例
CAD文件 .dwg格式。
樣圖.rar
可直接聯(lián)系QQ：1135122921
獲取軟件及注冊(cè)，價(jià)格一致
展開(kāi) 
材料力學(xué)頂刊！雙晶納米壓痕的多尺度位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模擬研究
納米壓痕是研究材料在微納米尺度下力學(xué)響應(yīng)的有效手段，通過(guò)納米壓痕可以獲得材料的硬度、彈性模量、屈服強(qiáng)度和硬化指數(shù)等重要力學(xué)參量。晶界在金屬材料的塑性變形機(jī)理及其力學(xué)性能中扮演著重要角色，尤其是對(duì)于小尺度材料。雙晶納米壓痕是研究晶界對(duì)材料力學(xué)行為影響的重要手段之一。目前實(shí)驗(yàn)手段難以獲取材料在壓痕過(guò)程中位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的演化信息，而多尺度位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模擬可以有效地獲取和分析材料在塑性變形過(guò)程中位錯(cuò)的演化特征，適用于研究納米壓痕這種與位錯(cuò)等微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。目前多尺度位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)壓痕模擬主要集中在二維模型上，三維單晶模型較少，而三維雙晶模型還未見(jiàn)報(bào)道。
近日，西南交通大學(xué)力學(xué)與工程學(xué)院張旭研究組與德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)Michael Zaiser教授（西南交通大學(xué)“海外名師項(xiàng)目”專(zhuān)家）合作開(kāi)展研究，論文第一作者碩士研究生陸宋江通過(guò)在三維單晶多尺度框架的基礎(chǔ)上引入可穿透晶界模型開(kāi)展雙晶納米壓痕模擬，研究位錯(cuò)與晶界的交互作用機(jī)理及晶界對(duì)壓痕響應(yīng)的影響，建立了基于位錯(cuò)塞積理論的壓痕尺寸依賴(lài)性模型，并從位錯(cuò)結(jié)構(gòu)演化信息分析了相關(guān)雙晶壓痕響應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理。相關(guān)研究成果已在線(xiàn)發(fā)表在材料力學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Journal of the Mechanicsand Physics of Solids》（力學(xué)小區(qū)1區(qū)，IF=3.566）。
論文鏈接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022509618308950
傳統(tǒng)離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)很難處理壓痕等復(fù)雜的邊界條件問(wèn)題，而通過(guò)離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)（DDD）與有限元耦合的多尺度方法是解決這一難題的有效途徑。因此，該研究采用多尺度位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)框架來(lái)模擬壓痕問(wèn)題。
展開(kāi) 第七屆全國(guó)顆粒材料計(jì)算力學(xué)會(huì)議召開(kāi)，DEMms多尺度離散模擬軟件受關(guān)注
<p>近日，第七屆全國(guó)顆粒材料計(jì)算力學(xué)會(huì)議暨第四屆計(jì)算顆粒技術(shù)國(guó)際研討會(huì)在南京召開(kāi)。會(huì)議聚焦顆粒材料的力學(xué)理論及模型、計(jì)算分析與軟件開(kāi)發(fā)、工程應(yīng)用和相關(guān)前沿方向中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和難點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題，開(kāi)展廣泛的學(xué)術(shù)交流和討論。</p><p><img src="https://article.biliimg.com/bfs/new_dyn/c44c96869bf9191c7e87746b3a141cec556101746.png@.webp" alt="read-normal-img"></p><p>會(huì)議期間，積鼎科技展示了其戰(zhàn)略合作伙伴中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所介科學(xué)研究部開(kāi)發(fā)的DEMms（Multi-scale Discrete Element Method for Multi-phase Systems）多尺度離散模擬軟件，向與會(huì)者介紹了該軟件在科研與工程領(lǐng)域的卓越性能和應(yīng)用前景。</p><p><br></p><p><strong>DEMms多尺度離散模擬軟件</strong></p><p>DEMms軟件是一款面向顆粒、散料和多相體系大規(guī)模模擬的專(zhuān)業(yè)軟件，能夠充分利用CPU、GPU等多種計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)并行計(jì)算。該軟件耦合了獨(dú)特的顆粒粗粒化模型與流固耦合方法，能高效對(duì)接多種開(kāi)源流動(dòng)求解器，具備長(zhǎng)時(shí)間或準(zhǔn)實(shí)時(shí)模擬流動(dòng)、傳遞和反應(yīng)耦合的工業(yè)過(guò)程的能力，為虛擬工廠(chǎng)和高水平數(shù)字孿生的建立提供有力手段。
展開(kāi) 