各向異性分子的案例
《Nature Commun》：各向異性分子的多步形核！
在此，研究者通過分子模擬表明，多步成核發生在由單一物種各向異性粒子組成的簡單模型系統的一級相變中。在這里，研究者關注的是具有局部分層位置有序的前過渡團簇(近晶團簇)，它是由具有定向有序但沒有位置或層序的類流體向列相形成的。此前，已經有幾個實驗研究通過X射線衍射，證實了過渡前近晶團簇(也稱為胞狀團簇)的形成。然而，很少有研究涉及過渡前起伏和近晶核是如何形成的問題。在分子模擬中，很難從定向有序向列相中識別出局部近晶序，而監督機器學習(ML)可以找到合適的序參量來解決這一問題。研究者通過分子動力學模擬、機器學習和分子簇分析三位一體的自由能場，明確地證明了多步成核過程的動力學，涉及特征亞穩態簇，先于超臨界近晶核，不能被經典成核理論解釋。該工作表明，簡單形狀的分子可以表現出豐富而復雜的成核過程，研究者的數值方法，將為生物系統和功能材料等各向異性材料的相變和結構，提供更深入的理解。
展開 各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序 ￥25
各向同性，橫觀各向同性，正交各向異性三種線彈性umat程序
1 各向同性
各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
式中拉梅常數的表達式為：
因此在編寫各向同性材料的umat時，需要兩個材料參數，在這里我們使用楊氏模量E和泊松比v。
2 橫觀各向同性
橫觀各向同性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
可見其彈性矩陣需要5個獨立的參數，為下列5個工程常數：
下標a代表軸向，下標t代表橫向。
3 正交各向異性
正交各向異性線彈性材料的彈性矩陣為：
并有關系式：
因此對于正交各向異性材料，其彈性矩陣需要9個工程常數來確定：
4 程序
使用Fortran90編寫umat程序。由于Abaqus默認的umat子程序為Fortran77，因此為了使用f90程序，使用命令：
abaqus make library=xxx.f90
該命令可以生成相應的后綴為obj的文件，之后使用該文件即可。使用上述方法可以避免使用Fortran77進行umat的編寫。
展開 [VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
[VirtualLab] 各向異性方解石晶體的雙折射效應
摘要
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
2. 系統建模
3. 單軸晶體的雙折射現象
當光束沿晶體光軸軸方向傳播 (其場向量因此在垂直于光軸的平面上)至晶體，不會發生雙折射現象，并將以單一速度通過晶體。然而，當如何光束的傳輸方向與光軸存在夾角，將會隨其進入晶體產生兩種透射模態(尋常和異常)。兩種模態在晶體中具有不同的速度，且偏振方向相互垂直。這種就是著名的雙透射或雙折射現象。
探測器上的場追跡結果。注意，為適應不同偏振方向對探測器進行了旋轉
4. 對于不同初始偏振態的雙折射
5. 不同晶體厚度的雙折射
6. 文件信息
了解更多
- Optically Anisotropic Media in VirtualLab Fusion
- Conical Refraction in Biaxial Crystals
- Polarization Conversion in Uniaxial Crystals
展開 ABAQUS各向異性材料
請問各位大佬，各向異性材料的塑性階段怎么設置參數呀
各向異性元件中的偏振效應
雙折射和其他偏振效應是任何各向異性光學元件模擬的主要部分，在許多應用中都具有顯著的特點，其中包括液晶顯示器的制作。
VirtualLab Fusion為您提供了將各向異性介質以涂層或不同組件的形式包含在系統中的選項，例如分層介質組件或晶體板。。這實現了對單層和多層偏振器的完整模擬，如以下示例所示。
VirtualLab Fusion多層雙折射反射偏振器的模擬
在這個用例中，使用VirtualLab Fusion探索了交替雙折射層的數量與布拉格反射條件之間的關系。進一步研究了反射效率隨波長和入射角的變化規律。
單軸晶體中的偏振轉換
線偏振光在方解石晶體中的偏振轉換在VirtualLab Fusion中得到了驗證。
展開 各向異性元件中的偏振效應
雙折射和其他偏振效應是任何各向異性光學元件模擬的主要部分，在許多應用中都具有顯著的特點，其中包括液晶顯示器的制作。
VirtualLab Fusion為您提供了將各向異性介質以涂層或不同組件的形式包含在系統中的選項，例如分層介質組件或晶體板。。這實現了對單層和多層偏振器的完整模擬，如以下示例所示。
VirtualLab Fusion多層雙折射反射偏振器的模擬
在這個用例中，使用VirtualLab Fusion探索了交替雙折射層的數量與布拉格反射條件之間的關系。進一步研究了反射效率隨波長和入射角的變化規律。
單軸晶體中的偏振轉換
線偏振光在方解石晶體中的偏振轉換在VirtualLab Fusion中得到了驗證。
展開 COMSOL 中定義材料各向異性的方法
很多材料都具有各向異性的特性，并且在很多情況下，各向異性與材料的形狀相關。COMSOL Multiphysics? 軟件提供了多種定義曲線坐標系的方法（曲線坐標系可作為局部坐標系來定義材料的各向異性）。這篇文章，我們將討論每種曲線坐標系定義方法的概念以及如何進行選用。
各向異性特性
各向異性特性廣泛存在于各個領域，例如，具有地震各向異性的巖層、液晶顯示器中使用的液晶、航空工業中使用的輕質但仍能承受高負荷的材料，或者最接近生物軟組織性能的醫療替代品，等等。
曲線坐標系的基礎知識
讓我們了解一下這個案例，考慮一種碳纖維增強聚合物，其中嵌入環氧樹脂基體中的編織纖維沿纖維軸向具有較高的熱導率，在橫截面上具有較低的熱導率。如果想要使用熟悉的笛卡爾坐標系來表示纖維的各向異性幾乎是不可能的。但是，如果有一個跟隨纖維走向的坐標系，就可以直接設置各向異性特性。
環氧樹脂基體中的編織纖維。
如何確定這樣的坐標系呢？在物理學上，有許多效應會產生跟隨幾何形狀的矢量場，例如，順著纖維的流動，或者從纖維一端到另一端的熱傳導，甚至是產生磁場的一束載流導線。這些正是 COMSOL? 軟件中用來計算曲線系統的方法，所有這些方法都可以用來計算構成第一基矢 的矢量場 。由于大多數應用需要歸一化的矢量場，COMSOL Multiphysics 會自動除以 進行歸一化處理。第二個矢量場可以手動指定，笛卡爾坐標通常是一個不錯的選擇。以此為起點，我們重建第二基矢 ，確保它與 垂直，并被歸一化處理。最后，這兩個矢量的叉積得到第三基矢 。
在軟件內部，使用直角坐標系 進行計算，并將所有涉及不同坐標系的量轉換到 坐標系。
展開 各向異性傳導傳熱
算例說明
本案例介紹了具有各向異性導熱性的固體中的熱傳導模擬。正方形計算域中兩個相對的壁保持在均勻的溫度下，固體材料的導電性是用矩陣成分來解釋各向異性的，將模擬結果與溫度分布的解析解進行了比較。
計算域：計算域1mx1m
物質屬性：密度2719kg/m3，比熱871J/kg-K
邊界條件：左右兩側壁面溫度分別為100K和200K，上下兩側壁面溫度由profile文件設置
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為400
計算設置
本次計算為穩態計算。
物質屬性
設置固體材料性質
將計算域設置為固體物質
邊界條件
設置左側和右側壁面溫度
上下兩側壁面溫度，由UDF設置
udf文件下載地址： https://pan.baidu.com/s/1FPmePy3IDY2aKr0_TKILKQ 密碼: tdun
計算結果
計算域溫度場云圖
計算值與解析解對比
沿x=0.5位置處溫度對比圖表
展開 VirtualLab Fusion中的光學各向異性介質
摘要
光學各向異性，也被稱為雙折射，是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法，該算法應用于S矩陣求解器，并工作在k域。在本應用案例中，介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義；
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質，可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到，并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器，它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 用于涂層和元件的各向異性介質
各向異性介質，尤其是晶體，長期以來一直是包括激光和顯示技術在內各種應用的關鍵部件。
最新版本2021.1的亮點
對于此類光路的設計、仿真和優化，VirtualLab Fusion 提供了快速且嚴格的電磁場解算器，可模擬電磁場通過各向異性介質的傳播，包括錐形折射和雙折射等偏振效應。
VirtualLab Fusion 中的光學各向異性介質
此用例介紹了各向異性介質的基本配置，包括其作為各向異性涂層的應用。然后可以將涂層和介質用作 VirtualLab Fusion 中不同元件的一部分。
雙軸晶體中的錐形折射
VirtualLab Fusion 中的快速物理光學仿真技術展示了 KGd 晶體的圓錐折射。
展開 用于涂層和元件的各向異性介質
各向異性介質，尤其是晶體，長期以來一直是包括激光和顯示技術在內各種應用的關鍵部件。
最新版本2021.1的亮點
對于此類光路的設計、仿真和優化，VirtualLab Fusion 提供了快速且嚴格的電磁場解算器，可模擬電磁場通過各向異性介質的傳播，包括錐形折射和雙折射等偏振效應。
VirtualLab Fusion 中的光學各向異性介質
此用例介紹了各向異性介質的基本配置，包括其作為各向異性涂層的應用。然后可以將涂層和介質用作 VirtualLab Fusion 中不同元件的一部分。
雙軸晶體中的錐形折射
VirtualLab Fusion 中的快速物理光學仿真技術展示了 KGd 晶體的圓錐折射。
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ABAQUS各向異性彈塑性PUCK損傷VUMAT ￥5999
其核心功能包含三部分：首先基于正交各向異性彈性本構更新應力，通過材料屬性計算剛度矩陣并響應應變增量；其次實現彈塑性修正，采用J2流動理論判斷屈服狀態，通過牛頓迭代求解塑性變形并更新應力；最后建立漸進損傷模型，分別針對纖維方向（拉伸/壓縮失效）和基體方向（通過180°平面搜索臨界斷裂面）定義損傷初始判據，結合斷裂能與特征長度控制損傷演化過程。該模型通過21個狀態變量跟蹤材料歷史響應，包括塑性應變、損傷變量及主應變等。
該子程序專用于預測纖維增強復合材料（如碳纖維、玻璃纖維層合板）的漸進失效行為，適用于航空航天結構（機翼蒙皮、整流罩）、新能源汽車電池包防護結構、風電葉片等領域的強度分析與失效預測。其優勢在于精確模擬從初始彈性響應、塑性變形到最終斷裂的全過程，尤其擅長處理沖擊載荷、復雜應力狀態下的損傷演化問題。
展開 VirtualLab Fusion中的光學各向異性介質
摘要
光學各向異性，也被稱為雙折射，是產生各種光學現象及其相關應用的原因。VirtualLab Fusion提供了一種快速和嚴格的場跟蹤分析算法，該算法應用于S矩陣求解器，并工作在k域。在本應用案例中，介紹了各向異性介質的基本配置。
目錄中的各向異性介質
定義各向異性介質
雙軸晶體由三個方向的主折射率定義；
單軸晶體由o折射率和e折射率定義;
一般各向異性介質可以通過直接定義介電常數張量建立。
各向異性介質預覽
預配置晶體
VitualLab Fusion提供了一系列預設的晶體介質，可以從介質(Media)目錄中訪問。用戶還可以在目錄中導入和導出自定義的介質。
各向異性涂層
各向異性涂層可以在涂層(coating)目錄中找到，并應用于VirtualLab Fusion的所有光學表面。
各向異性晶體板
各向異性分層介質組件
各向異性表面
波片計算器
晶體板組件(Crystal Plate Component)和主窗口的計算器模塊(Calculators)允許訪問波片計算器，它可用于確定具有給定特性的波片的厚度和相位延遲。
展開 各向異性材料本構基本理論
摘要：在有限元分析中，結構鋼和鑄鐵一般選用各向同性本構模型。因為這兩種材料的通用，所以各向同性材料模型也眾所周知。事實上，各向異性材料在仿真工作中也會遇到，比如復合材料以及硅鋼片層疊結構等。
01 通用本構模型（21個材料參數）
本構模型，也稱為材料模型，本構關系，應力應變關系等。下式中，應力應變關系取決于36個參數（剛度矩陣），但由于是對稱矩陣，獨立的材料參數為21個，單位為Pa（MPa，GMa）。
矩陣內各參數的效應：
當然，應力應變關系也可以寫成應變應力關系（逆矩陣，柔度矩陣）：
02 各向同性本構模型（2個材料參數）
各向同性本構是大家熟知的，獨立的材料參數只有兩個，彈性模量和泊松比，材料的剪切模量G可以由彈性模量和泊松比求得。
03 各向異性本構模型（9個材料參數）
各向異性本構模型，獨立的材料參數有九個，三個彈性模量，三個剪切模量，三個主泊松比。
各向異性材料本構模型：
柔度矩陣內各參數的效應：
將柔度矩陣寫成彈性模量，剪切模型，主泊松比，副泊松比形式：
由于柔度矩陣是對稱矩陣，副泊松比可以由彈性模量和主泊松比求得。
04 硅鋼片層疊結構（電機定子鐵芯）的本構模型
電機定子鐵芯屬于各向異性材料，但又是一種特殊的各向異性材料。設定子的層疊方向標記為1，其它兩個方向標記為2和3，則九個材料參數如下：
所以對于定子鐵芯，獨立的材料參數為6個。
展開 各向異性方解石晶體的雙折射效應
雙折射效應是各向異性材料最重要的光學特性，并廣泛應用于多種光學器件。當入射光波撞擊各向異性材料，會以不同的偏振態分束到不同路徑，即眾所周知的尋常光束和異常光束。在本示例中，描述了如何利用VirtualLab Fusion對雙折射進行仿真，并分析入射偏振態和晶體厚度對雙折射效應的影響。
1. 摘要
