織構(gòu)演化分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
織構(gòu)演化分析的實(shí)例教程
基于vpsc7.0d的等通道轉(zhuǎn)角擠壓成型織構(gòu)演化分析------案例十三
案例實(shí)操
1，初始1000個(gè)隨機(jī)取向的晶粒
2，施加多步驟邊界條件：ECAE1→90ＣＷ１→90ＣＷ→ECAE2
3，后處理取向分布與典型織構(gòu)演化
初始取向分布
ECAE1取向分布
90°CW1取向分布
90°CW2取向分布
ECAE2取向分布
織構(gòu)體積分?jǐn)?shù)的演化
Abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)軋制變形中FCC，BCC織構(gòu)演化分析
案例實(shí)操一
1，使用abaqus建立20*20*20（mm）的立方塊
2，對(duì)立方塊進(jìn)行單元?jiǎng)澐止舶?000個(gè)單元
3，假設(shè)每個(gè)單元代表一個(gè)單獨(dú)的晶粒，通過腳本隨機(jī)賦予每個(gè)單元材料屬性
4，施加對(duì)應(yīng)的邊界提交（60%的下壓量）
5，提交與后處理材料數(shù)據(jù)
包含1000個(gè)晶粒的有限元模型
材料的初始取向分布
FCC軋制后的取向分布情況
BCC軋制后的取向分布情況
以及整體的織構(gòu)，使用該模型通常用于反應(yīng)多晶聚集體整體的響應(yīng)，以及織構(gòu)演化分析。并且由于等應(yīng)變假設(shè)，Taylor模型通常相較于有限元方法，整體的應(yīng)力響應(yīng)會(huì)更高，織構(gòu)演化預(yù)測(cè)更加鋒銳。但計(jì)算成本顯著低于有限元離散。
以FCC軋制軋制模擬為例子（并行過程織構(gòu)演化以及應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)情況）
（二）粘塑性自洽方案（VPSC）
VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機(jī)械狀態(tài) (VP) 和使用的方法 (SC)。VPSC 是為應(yīng)用于低對(duì)稱材料（六邊形、三角形、正交、三角形）而開發(fā)的，理論的基本出發(fā)點(diǎn)與前述的晶體塑性本構(gòu)一致，不同的是在于處理晶粒之間相互作用時(shí)，不適用taylor等應(yīng)變假設(shè)，而是將晶粒視為無限大基體的夾雜，基體的應(yīng)力與應(yīng)變響應(yīng)等于各個(gè)晶粒的平均響應(yīng)，滿足應(yīng)變協(xié)調(diào)，并通過制定晶粒之間相互作用方案（切線，仿射，割線……）滿足晶粒與基體的應(yīng)力平衡，特別適用于大規(guī)模成型過程中的取向演化分析，尤其是hcp對(duì)稱性較差的結(jié)構(gòu)，但無法考慮晶粒與晶粒之間以及晶粒內(nèi)部的響應(yīng)情況分析，往往用于定性分析滑移系統(tǒng)開動(dòng)情況，孿晶演化，宏觀應(yīng)變硬化等。
同taylor模型一致，VPSC模型也可以與有限元求解器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，邊界條件通常包含兩類方法（1，直接指定對(duì)應(yīng)的應(yīng)變分量，等效應(yīng)變分量；2，通過有限元模擬獲得經(jīng)過特定變形條件的速度梯度場(chǎng)，導(dǎo)入VPSC作為邊界條件分析，適用于如等通道轉(zhuǎn)角擠壓ecap類的復(fù)雜工況問題下的織構(gòu)演化分析，可以使用顯式求解器效率更高。這里以編寫VUMAT進(jìn)行三點(diǎn)彎曲模擬為例子）
值得注意的是當(dāng)我們把單晶的本構(gòu)模型與有限元求解器結(jié)合時(shí)，不同晶粒之間在有限元的意義上同時(shí)滿足應(yīng)力平衡和應(yīng)變協(xié)調(diào)。
展開 驗(yàn)證正確性通過織構(gòu)演化確定。
模擬考慮三組滑移+一組孿晶
滑移為BASAL <a>{0 0 0 1}<1 1 -2 0>,3組
PYRAMIDAL<c+a>{1 1 -2 2}<-1 -1 2 3> 6組 （二階）
PRISMATIC {1 0 -1 0}<1 1 -2 0> 3組
孿晶為TENSILE TWIN {1 0 -1 2}<-1 0 1 1> 6組
１，沿著RD壓縮50%：
編寫子程序結(jié)果
ｄａｍａｓｋ模擬結(jié)果
２，沿著RD拉伸50%：
編寫子程序結(jié)果
ｄａｍａｓｋ模擬結(jié)果
３，沿著ND平面應(yīng)變壓縮結(jié)果：
編寫子程序結(jié)果
ｄａｍａｓｋ模擬結(jié)果
多晶拉伸變形模擬（參數(shù)與ｄａｍａｓｋ保持一致）
包含500個(gè)晶粒100000個(gè)單元的多晶體模擬，沿著X方向施加50％的工程應(yīng)變
模擬結(jié)果如下：
應(yīng)力分布
孿晶分布
累計(jì)剪切應(yīng)變分布
BASAL累計(jì)剪切分布
PYRAMIDAL<c+a>累計(jì)剪切分布
PRISMATIC累計(jì)剪切分布
TENSILE TWIN累計(jì)剪切分布
模擬結(jié)果在織構(gòu)演化方面與ｄａｍａｓｋ程序具有良好的一致性。并且很好二的表現(xiàn)了孿晶的出現(xiàn)，以及對(duì)于塑性變形的相對(duì)低的貢獻(xiàn)。
展開 ? 基于atex軟件實(shí)現(xiàn)FCC，BCC，HCP織構(gòu)演化預(yù)測(cè)
案例實(shí)操
1，生成包含500個(gè)晶粒的多晶模型。初始取向隨機(jī)
多晶模型圖
FCC（BCC）初始取向分布圖
HCP初始取向分布圖
2，采用內(nèi)置的鋁的本構(gòu)模型，并賦值給所有的模型
材料屬性分配圖
3，分別采用單向拉伸，壓縮，平面應(yīng)變壓縮100%去模擬變形后織構(gòu)演化
FCC拉伸變形后取向分布圖
FCC壓縮變形后取向分布圖
FCC平面應(yīng)變壓縮后取向分布圖
BCC拉伸變形后取向分布圖
BCC壓縮變形后取向分布圖
BCC平面應(yīng)變壓縮后取向分布圖
HCP壓縮變形后取向分布圖
HCP拉伸變形后取向分布圖
HCP平面應(yīng)變后取向分布圖
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織構(gòu)演化分析的最新內(nèi)容
以及整體的織構(gòu)，使用該模型通常用于反應(yīng)多晶聚集體整體的響應(yīng)，以及織構(gòu)演化分析。并且由于等應(yīng)變假設(shè)，Taylor模型通常相較于有限元方法，整體的應(yīng)力響應(yīng)會(huì)更高，織構(gòu)演化預(yù)測(cè)更加鋒銳。但計(jì)算成本顯著低于有限元離散。
FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個(gè)單元的1*1*1mm立方體，其中每個(gè)單元表示一個(gè)特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機(jī)取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進(jìn)行平面應(yīng)變壓縮時(shí)的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
FCC------以鋁為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)
織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個(gè)單元的1*1*1mm立方體，其中每個(gè)單元表示一個(gè)特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機(jī)取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，
利用周期性邊界條件分別模擬多晶沿著ND方向拉伸，壓縮，以及沿著ND方向進(jìn)行平面應(yīng)變壓縮時(shí)的織構(gòu)
RD拉伸織構(gòu)：
對(duì)于HCP密排六方結(jié)構(gòu)，四指數(shù)Miller-Bravais 坐標(biāo)系{a1, a2, a3, c}最為方便。a1、a2和 a3三條軸線之間的夾角為 120，即 a1 + a2 + a3 = 0，c 軸與它們垂直。純鎂的晶格參數(shù)為 a = 0.3209，c = 0.5211，其軸比 c/a = 1.624 與理想 HCP 結(jié)構(gòu)的軸比 1.633 十分接近。
一般認(rèn)為，HCP 結(jié)構(gòu)金屬的滑移機(jī)制在最密排面上很容易開動(dòng)
基于凌志matlab腳本實(shí)現(xiàn)拉伸壓縮，平面應(yīng)變壓縮過程中的織構(gòu)演化
具體操作過程如下：
一，在for文件中加入輸出內(nèi)容如下:
代碼：
FILE1='C:\Users\Desktop\VPSC\cp-huang-al\texture2\temp.dat'
OPEN(91,FILE=FILE1,STATUS='UNKNOWN',ACCESS='APPEND')
位置如圖
運(yùn)行分析時(shí)輸入包含文件如下
1，vpsc.in（主文件）
2，TENSIN.3（邊界條件）
3，rand1000.tex（初始取向）
4，AZ31b.sx（單晶屬性）
運(yùn)行時(shí)輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應(yīng)力應(yīng)變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結(jié)束后取向信息）
輸入
1，具有
1944 個(gè)方向的基底織構(gòu)特征取向文件（文件
VPSC是由加州大學(xué)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（大學(xué)）的董事會(huì)與美國(guó)能源部聯(lián)合開發(fā)全稱VISCO-PLASTIC
SELF-CONSISTENT (VPSC)
目前使用的是更新于2012年5月1日的vpsc7d，
VPSC 是用 FORTRAN 77 編寫的計(jì)算機(jī)代碼，用于模擬多晶聚集體的塑性變形。 VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機(jī)械狀態(tài)
如有對(duì)于EBSD數(shù)據(jù)處理有疑問，可以私信咨詢。擅長(zhǎng)變體，織構(gòu)，極圖和變形行為處理，助理各位科研之路。祝各位科研順利，工作順利！
? 基于atex軟件實(shí)現(xiàn)FCC，BCC，HCP織構(gòu)演化預(yù)測(cè)
案例實(shí)操
1，生成包含500個(gè)晶粒的多晶模型。初始取向隨機(jī)
多晶模型圖
FCC（BCC）初始取向分布圖
HCP初始取向分布圖
2，采用內(nèi)置的鋁的本構(gòu)模型，并賦值給所有的模型
材料屬性分配圖
3，分別采用單向拉伸，壓縮，平面應(yīng)變壓縮100%去模擬變形后織構(gòu)演化
? 基于Prisms晶體塑性軟件FCC材料拉伸壓縮軋制的織構(gòu)演化
案例實(shí)操
1，基于dream3d管道生成長(zhǎng)寬高為32*32*32的多晶模型，共包含322個(gè)晶粒
2，對(duì)于fcc，bcc材料分別施加工程應(yīng)變?yōu)?0%的拉伸和壓縮載荷
3，得到材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線和變形后的取向分布情況
材料的初始取向分布
初始的晶體幾何模型
拉伸變形后材料的等效應(yīng)力分情況
