顯式晶體塑性建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
顯式晶體塑性建模的視頻教程
包含滑移、孿生機(jī)制的HCP晶體金屬的晶體塑性有限元建模與分析
本課程主要介紹包含滑移、孿生機(jī)制的HCP晶體金屬的晶體塑性有限元建模與分析的基本過(guò)程與方法； 課程附件中包含修好好的運(yùn)行范例.inp文件和考慮滑移、孿生機(jī)制的子程序.for文件。
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基于EBSD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的晶體塑性有限元建模-更新方法
針對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試ebsd數(shù)據(jù)，結(jié)合mtex，對(duì)ebsd數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，最終建立基于實(shí)驗(yàn)ebsd結(jié)果的晶體塑性模型，并輸出inp文件。 附件中包含課件中作為例子的cft，以及主要的腳本程序。
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晶體塑性有限元建模工具neper系列課程第一講
本課程根據(jù)最新發(fā)布的WSL2子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在windows平臺(tái)上neper的編譯安裝，手把手教如何進(jìn)行相關(guān)編譯，并盡可能對(duì)編譯過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化。此外講解了最基本的一些linux命令，對(duì)于一些初次接觸linux系統(tǒng)的同學(xué)較為友好。最后介紹了一個(gè)多晶軋板的案例，并將其導(dǎo)入到abaqus中。
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顯式晶體塑性建模的實(shí)例教程
顯式模擬的顯著優(yōu)勢(shì)就是在大變形接觸方面，通過(guò)大變形測(cè)試顯式晶體塑性計(jì)算效率。共包含兩個(gè)案例。
案例一：包含1000個(gè)晶粒20萬(wàn)單元在工程應(yīng)變30%情況下，多晶變形模擬的結(jié)果。其中初始取向隨機(jī)，采用質(zhì)量縮放加快求解效率，模擬采用經(jīng)典的唯象模型，硬化基于Voce硬化定律（Vpsc應(yīng)用的硬化）（可以考慮初始的高應(yīng)變硬化以及后期的低應(yīng)變硬化）。模擬材料為鎳基高溫合金，參數(shù)取自文獻(xiàn)。Voce硬化公式為
初始幾何模型根據(jù)Neper生成（晶體取向隨機(jī)），模型如下：
模擬計(jì)算時(shí)間如下（大約2小時(shí)）：
模擬結(jié)果如下:
應(yīng)變分布情況
應(yīng)力分布情況
變形之后取向分布
應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
案例二：包含500個(gè)晶粒10萬(wàn)單元的小球沖擊模擬，檢驗(yàn)程序在接觸方面的穩(wěn)定性。
其中板使用晶粒模型，小球使用純彈性模型，并約束為剛體，通過(guò)給小球施加位移邊界，建立小球與板的沖擊。
幾何模型如下：
計(jì)算耗時(shí)30分鐘，模擬結(jié)果如下
應(yīng)變分布情況
應(yīng)力分布情況
可見(jiàn)在使用顯式晶體塑性模擬大變形和接觸問(wèn)題時(shí)較為合適，可以避免收斂性問(wèn)題，但使用質(zhì)量縮放要注意動(dòng)能和總能量比值在合理的范圍，模擬中檢測(cè)法線，相同參數(shù)情況下，顯式結(jié)果與隱式結(jié)果在變形達(dá)到50%工程應(yīng)變時(shí)，兩者的分布幾乎一致。因此模型結(jié)果可以確認(rèn)為合理。
展開(kāi) 在編寫(xiě)顯式晶體塑性時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)值震蕩。如果確實(shí)發(fā)生，結(jié)果通常是無(wú)界的、非物理的，并且通常以振蕩解為特征。這種問(wèn)題常出現(xiàn)在晶體塑性本構(gòu)模型里面！
可以將編寫(xiě)后的顯式程序與原本的隱式結(jié)果對(duì)比尋找問(wèn)題。并驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。
顯式晶體塑性結(jié)果展示：
應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
軋制織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
壓縮織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
拉伸織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
溫度場(chǎng)通過(guò)初始溫度以及塑性產(chǎn)熱計(jì)算，同時(shí)忽視局部的熱傳導(dǎo)，準(zhǔn)靜態(tài)加載速率下的泰勒-昆尼系數(shù)η為0.0，1000 s加載速率下為0.95?1及以上(塑性功轉(zhuǎn)化為熱的比例)
通過(guò)經(jīng)典的熱激活模型，將溫度效應(yīng)引入流動(dòng)方程，并考慮溫度對(duì)剛度的退化
位錯(cuò)密度模型演化遵循經(jīng)典的KM模型，同時(shí)考慮位錯(cuò)之間的相互作用，即考慮了位錯(cuò)的產(chǎn)生和湮滅，以及湮滅半徑與溫度的關(guān)系。因此有利于由實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照分析。
損傷基于經(jīng)典的JC損傷，并等效的對(duì)應(yīng)力進(jìn)行退化
拉伸模型
網(wǎng)格劃分（每個(gè)單元表示一個(gè)單獨(dú)取向的晶粒，即初始的取向不同）
局部斷裂時(shí)溫度場(chǎng)分布（初始293K，假設(shè)taylor-Q系數(shù)為0.95）
局部斷裂時(shí)局部位錯(cuò)密度分布（僅考慮統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)存位錯(cuò)密度）
局部斷裂時(shí)損傷分布
局部斷裂時(shí)等效塑性應(yīng)變分布
局部斷裂時(shí)mises等效應(yīng)力分布
展開(kāi) 在編寫(xiě)顯式晶體塑性時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)值震蕩。如果確實(shí)發(fā)生，結(jié)果通常是無(wú)界的、非物理的，并且通常以振蕩解為特征。這種問(wèn)題常出現(xiàn)在晶體塑性本構(gòu)模型里面！
可以將編寫(xiě)后的顯式程序與原本的隱式結(jié)果對(duì)比尋找問(wèn)題。并驗(yàn)證結(jié)果的可靠性。
顯式晶體塑性結(jié)果展示：
應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
軋制織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
壓縮織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
拉伸織構(gòu)復(fù)現(xiàn)
應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)
昨日展示了三維的對(duì)比情況，因此這里對(duì)比針對(duì)二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應(yīng)力狀態(tài)和單元類(lèi)型）
模型包含500個(gè)晶粒，60000個(gè)單元，使用平面應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元（CPE3）
對(duì)比指標(biāo)：等效應(yīng)力分布，累計(jì)剪切應(yīng)變分布，滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
結(jié)果如下（默認(rèn)左側(cè)為顯式結(jié)果，右側(cè)為對(duì)應(yīng)的隱式結(jié)果）：
拉伸情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布:
剪切情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布:
可以看到使用隱式計(jì)算結(jié)果與顯式計(jì)算結(jié)果幾乎一致，然而顯式的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，尤其是在模擬高速?zèng)_擊以及其他類(lèi)似的接觸問(wèn)題
模擬多晶沖擊的視頻效果如下（隱式計(jì)算無(wú)法收斂，而顯式可以輕松完成）
模擬效果可以在公眾號(hào)查看
展開(kāi) 
顯式晶體塑性建模的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
顯式晶體塑性建模的最新內(nèi)容
Surpac 6.X顯式3D地質(zhì)建模11個(gè)月前
！！！！！！！！案例數(shù)據(jù)文件！！！！中文字幕
創(chuàng)建 MP4 |視頻： h264， 1280x720 |音頻：AAC，44.1 KHz，2通道
級(jí)別：全部 |類(lèi)型： 在線學(xué)習(xí) |語(yǔ)言：英文 + 字幕 |持續(xù)時(shí)間： 7 講 （ 59m ） |大小： 518 MB
從 Excel 文件數(shù)據(jù)庫(kù)到 Solidmodel 和 Blockmodel
您將學(xué)
到什么 了解 Surpac
風(fēng)電新能源作為我國(guó)新能源建設(shè)的重要形式之一，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)部署位置的不同，大致可分為陸上風(fēng)機(jī)與海上風(fēng)機(jī)。其中，陸上風(fēng)機(jī)一般采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨栓作為塔筒-基礎(chǔ)間連接件的方式以滿足整體結(jié)構(gòu)承載安全要求，本內(nèi)容包含該風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在ABAQUS中的建模方法、主要鋼筋的建模方法及混凝土CDP本構(gòu)等的內(nèi)容。
插件介紹
AbyssFish Voronoi2D&3D 3D V3.0 插件可對(duì)Abaqus內(nèi)已進(jìn)行網(wǎng)格劃分的部件（Part）生成Voronoi泰森多邊形區(qū)塊。插件可對(duì)任意形狀的二維或三維部件、任意特征（實(shí)體或殼）、任意單元形狀進(jìn)行指派Voronoi晶格，可設(shè)置晶格數(shù)量等參數(shù)。可用于Abaqus晶體塑性有限元、非均質(zhì)晶格、多晶體、三維Voronoi等模型構(gòu)建及研究。
昨日展示了三維的對(duì)比情況，因此這里對(duì)比針對(duì)二維情況，考慮拉伸和剪切變形（即考慮不同的應(yīng)力狀態(tài)和單元類(lèi)型）
模型包含500個(gè)晶粒，60000個(gè)單元，使用平面應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元（CPE3）
對(duì)比指標(biāo)：等效應(yīng)力分布，累計(jì)剪切應(yīng)變分布，滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
結(jié)果如下（默認(rèn)左側(cè)為顯式結(jié)果，右側(cè)為對(duì)應(yīng)的隱式結(jié)果）：
拉伸情況：
等效應(yīng)力分布;
累計(jì)剪切應(yīng)變分布:
滑移系統(tǒng)當(dāng)前強(qiáng)度分布
溫度場(chǎng)通過(guò)初始溫度以及塑性產(chǎn)熱計(jì)算，同時(shí)忽視局部的熱傳導(dǎo)，準(zhǔn)靜態(tài)加載速率下的泰勒-昆尼系數(shù)η為0.0，1000 s加載速率下為0.95?1及以上(塑性功轉(zhuǎn)化為熱的比例)
通過(guò)經(jīng)典的熱激活模型，將溫度效應(yīng)引入流動(dòng)方程，并考慮溫度對(duì)剛度的退化
位錯(cuò)密度模型演化遵循經(jīng)典的KM模型，同時(shí)考慮位錯(cuò)之間的相互作用，即考慮了位錯(cuò)的產(chǎn)生和湮滅，以及湮滅半徑與溫度的關(guān)系。因此有利于由實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照分析
顯式模擬的顯著優(yōu)勢(shì)就是在大變形接觸方面，通過(guò)大變形測(cè)試顯式晶體塑性計(jì)算效率。共包含兩個(gè)案例。
案例一：包含1000個(gè)晶粒20萬(wàn)單元在工程應(yīng)變30%情況下，多晶變形模擬的結(jié)果。其中初始取向隨機(jī)，采用質(zhì)量縮放加快求解效率，模擬采用經(jīng)典的唯象模型，硬化基于Voce硬化定律（Vpsc應(yīng)用的硬化）（可以考慮初始的高應(yīng)變硬化以及后期的低應(yīng)變硬化）。模擬材料為鎳基高溫合金，參數(shù)取自文獻(xiàn)。Voce硬化公式為
首先根據(jù)abaqus指導(dǎo)手冊(cè)確定顯式動(dòng)力學(xué)分析適用的問(wèn)題類(lèi)型如下：
一，高速動(dòng)態(tài)事件
顯式動(dòng)力學(xué)方法最初是為了分析高速動(dòng)態(tài)事件而開(kāi)發(fā)的，使用隱式程序（例如Abaqus/Standard）進(jìn)行分析的成本可能非常高。作為這種模擬的一個(gè)例子，在材料中分析了鋼板上短時(shí)爆炸載荷的影響。由于載荷作用迅速且非常劇烈，因此結(jié)構(gòu)的響應(yīng)變化很快。準(zhǔn)確跟蹤通過(guò)板的應(yīng)力波對(duì)于捕獲動(dòng)態(tài)響應(yīng)很重要。由于應(yīng)力波與系統(tǒng)的最高頻率相關(guān)
首先根據(jù)abaqus指導(dǎo)手冊(cè)確定顯式動(dòng)力學(xué)分析適用的問(wèn)題類(lèi)型如下：
一，高速動(dòng)態(tài)事件
顯式動(dòng)力學(xué)方法最初是為了分析高速動(dòng)態(tài)事件而開(kāi)發(fā)的，使用隱式程序（例如Abaqus/Standard）進(jìn)行分析的成本可能非常高。作為這種模擬的一個(gè)例子，在材料中分析了鋼板上短時(shí)爆炸載荷的影響。由于載荷作用迅速且非常劇烈，因此結(jié)構(gòu)的響應(yīng)變化很快。準(zhǔn)確跟蹤通過(guò)板的應(yīng)力波對(duì)于捕獲動(dòng)態(tài)響應(yīng)很重要。由于應(yīng)力波與系統(tǒng)的最高頻率相關(guān)
#############寫(xiě)在前面
有小伙伴說(shuō)原有的虛擬機(jī)上面的neper不好用，劃分不了四面體網(wǎng)格，因?yàn)槲耶?dāng)時(shí)只用六面體網(wǎng)格，所以可能忽略了這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)下載鏈接進(jìn)行了更新，如果之前有購(gòu)買(mǎi)的小伙伴覺(jué)得有問(wèn)題的，可以私聊我，我發(fā)送新的下載鏈接給你，另外附上了新的虛擬機(jī)中neper建立二維、三維模型以及劃分不同網(wǎng)格的測(cè)試視頻。
安裝及學(xué)習(xí)參考：
（如果有需要一些安裝包之類(lèi)的可以私信我
我在研究晶體塑性滑移與孿生耦合的模型，采用的是FE模型，一個(gè)單元代表一個(gè)晶粒，遇到了一些問(wèn)題請(qǐng)大俠指導(dǎo)。
我這里有個(gè)師兄的216個(gè)晶粒的inp文件，嵌入我編寫(xiě)的umat可以計(jì)算。然后我自己建立了一個(gè)125個(gè)晶粒（單元、網(wǎng)格）的inp，嵌入我的UMAT不能計(jì)算，并且提示我inp有問(wèn)題，由此我斷定是inp不正確，但是我在此inp文件中將材料的參數(shù)改為相應(yīng)的普通的彈性和塑性輸入而不需要嵌入U(xiǎn)MAT
