多晶建模
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
多晶建模的視頻教程
晶體塑性有限元之DAMASK的初步介紹與使用
課程中涉及DAMASK簡介，DAMASK主要文件介紹以及結合abaqus的DAMASK使用，并以平板單軸拉伸為例，介紹了基于neper多晶建模、織構分析等過程，課件中包含課件ppt（pdf格式）和平板拉伸模擬的案例。
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多晶建模的實例教程
本案例采用該代碼，模擬相同參數情況下FEPX結果與<a href="/major/abaqus">abaqus結果的比較，以及一些多晶變形案例，織構演化等。
模型運行包含
1，umat_xtal 晶體塑性主程序
2，texture文件，用于織構的輸出
3，test文件，用于確定采取的迭代方案，收斂判據，織構輸出頻率，
4，params_xtal文件，一些參量的類型
5，numbers文件，變量類型，公共區
6，fcc文件，晶體的彈塑性屬性，以及滑移系統
需要注意的是：模型使用的是Voce硬化類似于vpsc模型，具體可以參
參考作者發表的相關文獻以及FEPX使用說明書
使用的材料參數如下圖，對應FEPX模型的案例一
利用FEPX得到的結果與開源代碼得到應力應變響應結果如下圖（存在
較小差異，FEPX使用了高階單元，而在abaqus計算時采用了線性四面
體單元，并且取向存在差異）兩者具有良好的一致性
同時比較了使用taylor模型和多晶模型模擬織構演化的差異
初始取向
FCC拉伸織構
taylor模型結果
多晶模型模擬結果
FCC壓縮織構
taylor模型結果
多晶模型模擬結果
FCC軋制織構
taylor模型結果
多晶模型模擬結果
多晶拉伸變形結果如下
50個晶粒5%應力應變分布
500個晶粒10%變形應力應變響應
在相同初始取向下，其變形過程中應力分布情況與damask的計算結果也保持了良好的一致性。因此感興趣的同學可以嘗試使用該開源代碼。鏈接為Category:Mesoscale - EVOCD (msstate.edu)
展開 這里以DREAM 3D 為建模軟件，建立兩類模型，模擬DP雙相鋼在周期性邊界體條件下整體的應力應變響應以及織構演化情況。
相比于6.5X版本的Dream 3D，Dream 3D 7.0版本已從頭開始完全重寫，代碼庫的重寫產生了一個新的底層庫，新的用戶界面：
新版本的重大更新是引入了可視化界面（效果類似于Paraview）而且可以對數值進行轉化和相關后處理，非常適合Abaqus或damask的后處理：
支持導入的數據結構包括：
支持多種顏色渲染，渲染效果如圖：
同時新版本特別適合分析EBSD數據：
不過值得注意的是當前版本中使用時不包括生成代表性RVE多晶模型的工作管道，該功能目前只能通過舊版本進行實現。同時新版本包含個人付費版本和學生免費使用版本，需要的小伙伴可以下載后使用。這里顯示一下裝載到Windows上的Dream 3D作為Ababqus模擬后處理的圖形界面效果。
變形后應變分布：
累計剪切滑移
應力場分布特征
類似的效果可以用于處理Damask的結果，可以了看到新版本的圖形渲染功能還是很強大的。感興趣的可以下載了解，或者加入我的知識星球進行溝通交流。知識星球鏈接
展開 Damask官方提供了一個簡單的多晶變形案例，可以直接用于初次的嘗試
官方案例如下：
其中第一個文件是單晶的材料屬性文件，定義和使用原生的damsk求解器格式完全一致，第二個文件時多晶模型，邊界和網格文件，內容如下圖所示：
可以直接打開MARC軟件在文件夾終端對應（mentat）
主界面如圖所示：
然后導入官方案例如下圖所示（不同顏色表示不同材料）
提交運算并選擇用戶子程序即可：
運行時可以根據電腦的核心進行多核并行運算：
同時可以在計算面板監控運行的狀態：
計算結果如下圖所示（使用marc進行可視化即可）：
等效應力云圖：
等效塑性應變云圖：
目前進行了官方案例的嘗試，后續會進行更多案例的展示
對相關問題感興趣的歡迎點贊訂閱打賞，同時對damask建模以及與MARC耦合建模感興趣的歡迎加入知識星球討論交流，加入鏈接如下圖所示：
展開 另一方面，多晶材料具有許多晶體，并且它們的原子平面是隨機排列的。通過在節點之間的各個方向上纏繞的最小阻力的路徑，這種材料中的裂縫將減慢。因此，如果3D打印物體的內部晶格可以在多晶結構之后建模，那么理論上這些物體應該更強。
研究小組采用了多晶原子結構模型，對其進行了擴展，并創建了用于3D打印的介觀結構;他們稱這些格子為元晶。他們的實驗表明，具有多晶格子的3D打印物體比標準格子物體強7倍。對于重新排列某些幾何形狀而言，這是一個顯著的強度差異，但只有3D打印才能實現這一發現，因為從字面上看，沒有其他制造方法可以產生這些結構。
謝菲爾德大學材料科學與工程系的教授解釋說：“這種材料開發方法對增材制造業具有深遠的影響。物理冶金與建筑超材料的融合將使工程師能夠創造具有所需強度和韌性的耐損傷建筑材料，同時還可以改善建筑材料對外部載荷的響應性能。
倫敦帝國理工學院的博士詳細闡述了將該工藝與多材料3D打印機相結合的潛力:“這種元晶方法可以與多材料3D打印的最新進展相結合，開辟了一個新的前沿研究開發新型先進材料，這種材料重量輕，機械強度高，有望推進未來的低碳技術。“
來源：3ders
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多晶建模的最新內容
DAMASK（Düsseldorf Advanced Material Simulation Kit）是面向材料微觀—宏觀耦合的多物理場晶體塑性平臺，既能做頻譜（FFT）網格求解，也能和有限元求解器協同。3.x 版本官方給出三種求解路徑：自帶的 DAMASK_grid（規則網格）、DAMASK_mesh（非結構化網格），以及商業有限元 MSC Marc 接口（FEM）。這么做的好處是：微結構演化/
支持的單元類型包括：
同時該插件目前支持多種有限元軟件的導入格式：
使用效果如下：
也可以應用于多晶界面行為研究：
此外插件目前支持直接生成周期性邊界條件：
對于多晶界面行為的建模是一個非常合適的插件
插件包含的內容如下：
感興趣的小伙伴可以下載了解一下，
下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Y_Ru0qudFEuG5W49DrLMOA
相比于6.5X版本的Dream 3D，Dream 3D 7.0版本已從頭開始完全重寫，代碼庫的重寫產生了一個新的底層庫，新的用戶界面：
新版本的重大更新是引入了可視化界面（效果類似于Paraview）而且可以對數值進行轉化和相關后處理，非常適合Abaqus或damask的后處理：
支持導入的數據結構包括：
支持多種顏色渲染，渲染效果如圖：
同時新版本特別適合分析
常見的雙相金屬材料：
雙相鋼：鋼是由鐵和碳組成的雙相合金，其中鐵是主要組成成分，而碳在鋼中以固溶體的形式存在。其他合金元素如錳、鉻、鎳等也可以添加到鋼中，以改善其性能。
銅-鋅合金（黃銅）：黃銅是由銅和鋅組成的雙相合金。不同比例的銅和鋅可以產生不同類型的黃銅，具有良好的可加工性和耐腐蝕性，廣泛用于制作管道、五金配件和樂器等。
鈦合金：鈦合金是由鈦和其他合金元素（如鋁
MSU密歇根州立大學大晶體塑性是目前主流開源的晶體塑性代碼之一，可免費獲得，并且同時可以考慮FCC，BCC，HCP的滑移和孿晶變形，在一些期刊中被應用，目前該代碼已經集成到FEPX計算軟件中，支持并行運算，計算效率很高。本案例采用該代碼，模擬相同參數情況下FEPX結果與<a href="/major/abaqus">abaqus結果的比較，以及一些多晶變形案例，織構演化等。
模型運行包含
1，
因此，如果3D打印物體的內部晶格可以在多晶結構之后建模，那么理論上這些物體應該更強。
研究小組采用了多晶原子結構模型，對其進行了擴展，并創建了用于3D打印的介觀結構;他們稱這些格子為元晶。他們的實驗表明，具有多晶格子的3D打印物體比標準格子物體強7倍。
