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登錄應(yīng)變梯度晶體塑性有限元
關(guān)注創(chuàng)建者:匿名 創(chuàng)建時(shí)間:2026-01-04
應(yīng)變梯度晶體塑性有限元的視頻教程
基于Abaqus軟件的晶體塑性有限元分析(2)-基于UMAT的晶體塑性有限元程序
為了幫助大家在學(xué)習(xí)晶體塑性有限元分析過程中少犯錯(cuò)和少走彎路,系列課程基于Abaqus軟件進(jìn)行晶體塑性有限元分析(2)-基于UMAT的晶體塑性有限元程序。
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5.DAMASK晶體塑性有限元平臺(tái)案例實(shí)戰(zhàn)教程——單晶取向?qū)ο噜従Я?yīng)力和應(yīng)變分布的影響
課程目標(biāo): 對(duì)DAMASK晶體塑性有限元平臺(tái)的運(yùn)行原理有基本了解 熟悉掌握DAMASK的前后處理 熟練掌握DAMASK譜求解器的使用 熟練掌握Paraview的使用 章節(jié)目錄: 課程簡(jiǎn)介 實(shí)戰(zhàn)一:(FCC)2D多晶體鋁合金晶體塑性分析 實(shí)戰(zhàn)二:(BCC)雙相合金鋼晶體塑性分析 實(shí)戰(zhàn)三:(HCP)多晶體晶體塑性分析——Mg 實(shí)戰(zhàn)四:?jiǎn)尉∠驅(qū)ο噜従Я?yīng)力和應(yīng)變分布的影響
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4.DAMASK晶體塑性有限元平臺(tái)案例實(shí)戰(zhàn)教程——多晶體晶體塑性分析——Mg(HCP)
課程目標(biāo): 對(duì)DAMASK晶體塑性有限元平臺(tái)的運(yùn)行原理有基本了解 熟悉掌握DAMASK的前后處理 熟練掌握DAMASK譜求解器的使用 熟練掌握Paraview的使用 章節(jié)目錄: 課程簡(jiǎn)介 實(shí)戰(zhàn)一:(FCC)2D多晶體鋁合金晶體塑性分析 實(shí)戰(zhàn)二:(BCC)雙相合金鋼晶體塑性分析 實(shí)戰(zhàn)三:(HCP)多晶體晶體塑性分析——Mg 實(shí)戰(zhàn)四:?jiǎn)尉∠驅(qū)ο噜従Я?yīng)力和應(yīng)變分布的影響
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應(yīng)變梯度晶體塑性有限元的實(shí)例教程
晶體塑性有限元仿真入門(5)—?dú)W拉角與晶體取向.pdf
晶體塑性有限元仿真入門(5)—?dú)W拉角與晶體取向
備注:網(wǎng)頁排版有亂碼,建議下載附件pdf查看
晶體取向是材料學(xué)科中的重要分支,當(dāng)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向時(shí),則導(dǎo)致材料性能(力學(xué),物理和化學(xué)性能)的各向異性。各向異性會(huì)造成材料實(shí)際應(yīng)用中的各種問題,如鋁合金典型的制耳現(xiàn)象,再如取向硅鋼中存在Goss織構(gòu)時(shí),有利于其磁學(xué)性能。在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,織構(gòu)的形成與演變是基本的科學(xué)問題。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,通過織構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制可以提高材料的性能。隨著近年來EBSD和XRD等表征技術(shù)的發(fā)展,各種SCI期刊的發(fā)文都已離不開對(duì)材料晶體學(xué)取向的分析。這篇文章介紹晶體塑性有限元仿真過程中的歐拉角與晶體取向。
圖1 塑性變形過程導(dǎo)致的材料各向異性
全文包括以下幾個(gè)部分:
1) 材料晶體結(jié)構(gòu)
2) EBSD工作原理
3) 晶體取向分析
4) 晶體塑性材料模型
5) 織構(gòu)演變結(jié)果
6) 參考資料
7) 附錄
材料晶體結(jié)構(gòu)
在晶體學(xué)中,晶體結(jié)構(gòu)是對(duì)晶體材料中原子、離子或分子有序排列的描述。有序結(jié)構(gòu)由組成粒子的內(nèi)在性質(zhì)產(chǎn)生,形成沿物質(zhì)三維空間的主要方向重復(fù)的對(duì)稱模式,如圖2所示。
圖2 高分辨率透射電子顯微鏡圖片的鐵晶體,完美單晶的二維示意圖
構(gòu)成這種重復(fù)圖案的材料中最小的一組粒子是結(jié)構(gòu)的晶胞。晶胞完全反映了整個(gè)晶體的對(duì)稱性和結(jié)構(gòu),這是通過晶胞沿其主軸重復(fù)平移而建立的。平移向量定義布拉維點(diǎn)陣的節(jié)點(diǎn),不同的晶體內(nèi)部原子排列稱為具有不同的晶格結(jié)構(gòu)。各種晶格結(jié)構(gòu)可以歸納為七大晶系,各種晶系分別與十四種空間格(稱為Bravais晶格)相對(duì)應(yīng),如圖3所示。
展開 而研究微細(xì)觀尺度的變形不均勻性是新材料開發(fā)及優(yōu)選的重要準(zhǔn)則,晶體塑性有限元方法將晶體塑性理論和有限元軟件進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)娜诤希蔀檠芯考?xì)觀層次塑性變形行為的強(qiáng)有力工具。來自華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院的艾鑫團(tuán)隊(duì),基于Voronoi方法建立了Custom450 鋼拉伸的二維晶體塑性模型,分析了初始硬化模量、參考剪切應(yīng)變率、應(yīng)變率敏感系數(shù)、初始屈服應(yīng)力以及飽和流動(dòng)應(yīng)力對(duì)材料應(yīng)力——應(yīng)變曲線的影響,并對(duì)晶體塑性參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。
在文獻(xiàn)中,作者所建立的單晶本構(gòu)模型參考了HUANGY的單晶體模型的子程序UMAT,此率相關(guān)硬化晶體塑性模型需要確定的參數(shù)包括初始硬化模量h0、初始屈服應(yīng)力τ0、參考剪切應(yīng)變率γ,應(yīng)變率敏感系數(shù)n和飽和流動(dòng)應(yīng)力τs,其他參數(shù)通過計(jì)算和查找文獻(xiàn)獲得。基于Voronoi方法,作者在有限元軟件Abaqus中建立了Custom450材料的多晶體二維幾何模型并將本構(gòu)關(guān)系嵌入軟件中,進(jìn)行拉伸過程的模擬。
圖1所示是微結(jié)構(gòu)模型及其網(wǎng)格劃分,幾何模型尺寸長(zhǎng)度為0. 2 mm,寬度為0. 5mm,共包含100個(gè)晶粒,大小和形狀隨機(jī),且晶粒取向隨機(jī)分布。
圖1包含100個(gè)晶粒的微結(jié)構(gòu)模型及其網(wǎng)格劃分
圖2是邊界條件的約束情況,模型的上端面和下端面的所有節(jié)點(diǎn)在y方向上具有均勻的位移,左側(cè)所有節(jié)點(diǎn)在x方向上設(shè)置約束,使其不能橫向移動(dòng),y方向自由,在右邊界施加載荷,右側(cè)的所有節(jié)點(diǎn)x方向上經(jīng)受同等應(yīng)變載荷,而在y方向上是自由的。
圖2邊界條件示意圖
對(duì)于體心立方晶體來說,3個(gè)滑移系包括1個(gè)主滑移系和2個(gè)次滑移系。分別對(duì)包含1、2、3組滑移系開動(dòng)的情形進(jìn)行模擬,結(jié)果如圖3所示,只有主滑移系 { 110} < 111 >啟動(dòng)時(shí),應(yīng)力——應(yīng)變曲線在彈塑性區(qū)間過渡的位置存在明顯拐點(diǎn),并與試驗(yàn)曲線吻合良好。
展開 后處理界面
應(yīng)力應(yīng)變分布:
圖7.3 后處理應(yīng)力應(yīng)變分布
圖7.4 后處理一些SDV結(jié)果的分布
本文不涉及材料參數(shù)應(yīng)如何獲得,材料參數(shù)是參考了一些論文的數(shù)據(jù)還有自己的理解進(jìn)行的設(shè)置,旨在構(gòu)建一個(gè)能順利模擬的模型。下面給出所有參考文獻(xiàn)和在附件給出所有源文件,歡迎交流指正。
8. 參考資料
Ti3Al單晶和雙相片層TiAl合金塑性行為的CPFEM模擬
Ti-6Al-4V合金納米壓痕變形與高周疲勞行為CPFEM研究
On Predicting the Channel Die Compression Behavior of HCP Magnesium AM30
兩相鈦合金拉伸力學(xué)行為的研究
密排六方金屬鎂的晶體塑性力學(xué)性能研究
HCP多晶體塑性的數(shù)值模擬
TA15鈦合金高溫變形多晶體塑性有限元模擬
γ-TiAl多晶體壓縮變形機(jī)制的晶體塑性有限元研究
純鈦單道次ECAP變形織構(gòu)演化的細(xì)觀有限元模擬
純鈦晶體塑性力學(xué)性能研究
純鈦塑性變形行為的晶體塑性有限元模擬
純鈦壓縮變形下的晶體塑性有限元分析
考慮滑移與孿晶的鎂塑性本構(gòu)研究
鈦合金雙態(tài)組織高溫拉伸行為的晶體塑性有限元研究
展開 晶體塑性有限元有做疲勞壽命預(yù)測(cè)的嗎?
有沒有關(guān)于研究晶體塑性分析的

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Damask2.0.3版本是最后一個(gè)和Abaqus有接口的版本,在Damask2.0.3的官網(wǎng)中已經(jīng)進(jìn)行了聲明,目前最新的版本已經(jīng)不支持和Abaqus聯(lián)合使用。但是Damask和abaqus聯(lián)合使用仍然是學(xué)習(xí)晶體塑性有限元方法不錯(cuò)的工具。我曾使用過Abaqus聯(lián)合damask平臺(tái),這里我對(duì)使用過程中個(gè)人的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,希望各位讀者在研究過程中少一些技術(shù)上的障礙。
1.軟件安裝
基于晶體塑性有限元(CPFEM)的鈦合金圓棒拉伸過程模擬11個(gè)月前
作者:辭殤
關(guān)鍵詞:CPFEM;鈦合金;單軸拉伸;織構(gòu)極圖;孿晶
晶體塑性有限元是一種結(jié)合了晶體塑性理論和有限元方法的數(shù)值模擬技術(shù)?。這種方法考慮了晶體材料的各向異性、滑移系統(tǒng)的開動(dòng)和相互作用、以及變形過程中的硬化效應(yīng)。它主要用于分析和預(yù)測(cè)晶體材料的塑性變形行為,特別是在微觀尺度上的變形機(jī)制。
晶體塑性有限元在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,特別是在金屬加工、航空航天、汽車制造和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域
8.0版本介紹:
晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形(voronoi模型)插件 V8.0
9.0相比于8.0增添三項(xiàng)功能如下:
1. 新增功能概覽
1.1 三維光順晶體模塊
圖1.1 三維光順晶體模塊
1.2 顯示晶體晶界后處理模塊
圖1.2 顯示晶體晶界后處理模塊
1.3 光順泡沫幾何模型生成
圖1.3 三維光順泡沫模型
abaqus后處理中顯示晶界可以是多晶塑性分析更加直觀,但abaqus未內(nèi)置此功能,需要通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn),這里分享一個(gè)插件用于實(shí)現(xiàn)該功能,插件源于一位法國(guó)讀博士老哥的分享,將該插件放入到abaqus plug-in中即可輕松的實(shí)現(xiàn)后處理晶界的顯示問題
軟件用戶界面:
得到的效果圖如下:
如果您在文章中使用了該插件,請(qǐng)引用該作者對(duì)應(yīng)的兩篇文獻(xiàn):
1,A physically-based
umat與uexternal之間的變量調(diào)用(用于晶體塑性有限元中的析出物定義或再結(jié)晶)
更多內(nèi)容見公眾號(hào)“320科技工作室”,有需要?dú)g迎通過公眾號(hào)聯(lián)系我們。
晶體塑性有限元仿真入門(5)—?dú)W拉角與晶體取向.pdf
晶體塑性有限元仿真入門(5)—?dú)W拉角與晶體取向
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晶體取向是材料學(xué)科中的重要分支,當(dāng)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向時(shí),則導(dǎo)致材料性能(力學(xué),物理和化學(xué)性能)的各向異性。各向異性會(huì)造成材料實(shí)際應(yīng)用中的各種問題,如鋁合金典型的制耳現(xiàn)象,再如取向硅鋼中存在Goss織構(gòu)時(shí),有利于其磁學(xué)性能
1 上一版本完整功能介紹:
Voronoi晶體插件-6.0版本[新功能介紹]
晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形(voronoi模型)插件 V6.0
2 新增功能模塊
7.0版本新增功能模塊包括:柱狀晶體模塊和分層晶體模塊。
2.1 二維柱狀晶體模塊
該模塊支持生成二維各項(xiàng)異性晶體模型,生成的晶體為細(xì)長(zhǎng)形晶體。
華中科技大學(xué)的Jianqiu Liu等人采用經(jīng)典的局部和非局部應(yīng)變梯度晶體塑性有限元模擬方法研究了非均質(zhì)多晶中尺寸相關(guān)的微孔生長(zhǎng), 采用局部CP理論和非局部CP理論描述了典型面心立方(FCC)多晶銅的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)。結(jié)果表明,孔隙-晶粒尺寸比和絕對(duì)微孔尺寸對(duì)微孔生長(zhǎng)均有顯著影響,分別為第一類(由晶粒尺度非均質(zhì)變形引起)和第二類(由塑性應(yīng)變梯度引起)尺寸效應(yīng)。
汽輪機(jī)末級(jí)葉片由于旋轉(zhuǎn)速度快、蒸汽濕度大、水滴多,故面臨嚴(yán)重的水蝕問題。而沉淀硬化不銹鋼具備較強(qiáng)的綜合性能,如高強(qiáng)度、高韌性、高耐蝕性、高抗氧化性和優(yōu)異的成形性、焊接性等,是理想的末級(jí)葉片的材料。Custom450鋼是17-4PH不銹鋼的第2代改型,屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼,具有良好的耐蝕性、高強(qiáng)度以及良好的加工特性,這類材料在服役過程中往往承受著高速動(dòng)態(tài)載荷。而研究微細(xì)觀尺度的變形不均勻性是新材料開發(fā)及優(yōu)選的重要準(zhǔn)則