粘塑性自洽模型
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
粘塑性自洽模型的實例教程
關鍵詞：晶體塑性 VPSC織構模擬 復合工藝
本期將繼續介紹粘塑性自洽模型(VPSC)在金屬變形過程的應用。VPSC適用于各種金屬材料(如鋁合金、鋼材、鎂合金)，各種加載方式(如單向拉伸、單向壓縮、剪切、平面應變、雙向拉伸等)下的宏觀力學性能和微觀結構演化模擬，也可以針對多相金屬(如雙相鋼等)。在結合有限元軟件后，可擴展VPSC模型的模擬范圍，如扭轉、等通道擠壓及壓剪工藝等。本期將VPSC與宏觀有限元結合，以BCC材料作為研究材料，利用有限元獲取了復合工藝下的邊界條件，分別研究了單向壓縮工藝和復合工藝下的織構演化，對比了不同工藝下產生的織構區別。
圖1為建立的有限元模型及VPSC計算過程，有限元采用abaqus軟件構建，施加以壓縮及復合工藝的邊界條件后進行模擬。
(a) 有限元計算 (b) VPSC計算
圖1 模擬過程
圖2為初始材料的取向，可以看到取向呈現明顯的隨機分布。當在壓縮條件下時，材料中逐漸出現取向聚集，在應變為0.5時出現明顯的<100>//X和<111>//X的絲織構，如圖3所示。在復合工藝下，合金中的織構較為復雜，呈現弱的絲織構和明顯的剪切織構，且隨應變的增加，剪切織構越為顯著，壓縮織構明顯減弱，如圖4所示。
圖1 初始材料的織構
(a) 應變為0.3 (b) 應變為0.5
圖3 壓縮工藝下的織構
(a) 應變為0.3 (b) 應變為0.5
圖4 壓縮+剪切工藝下的織構
從圖5中可以看到，不同工藝下的相對滑移激活完全不同，在單相壓縮工藝下，(101)[1-1-1]處于有利激活位置，而復合工藝下的(101)[11-1]處于最大概率的相對激活位置。
展開 粘塑性自洽多晶體塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）是由美國Los Alamos國家實驗室的C.N. TOME 教授和R.A. Lebensohn教授聯合開發的，最早開發于20世紀90年代初期，后來經過多個版本的升級，現在已經很完善。VPSC適用于各種金屬材料（如鋁合金、鋼材、鎂合金），各種加載方式（如單向拉伸、單向壓縮、剪切、平面應變、雙向拉伸等）下的宏觀力學性能和微觀結構演化模擬，也可以針對多相金屬（如雙相鋼等）。
與宏觀本構模型不同，VPSC不僅能夠模擬變形過程中材料宏觀力學性能的演化過程，還可以同時模擬材料內部由于變形引起的織構演化過程，實現宏觀與微觀結合，從而使我們更加深刻地理解材料的變形過程。例如對于初始隨機織構的奧氏體鋼，想知道其在單向拉伸和單向壓縮加載條件下，其宏觀流動應力和微觀織構演化過程，就可以通過設置合適的參數用VPSC實現，結果如下：
圖1. 隨機織構極圖
圖2. 單向壓縮過程等效應力-等效塑性應變曲線
圖3. 單向壓縮100%時的織構
圖4. 單向拉伸過程等效應力-等效塑性應變曲線
圖5.
展開 上一期推文中我們使用粘塑性自洽多晶體塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）計算了面心立方（face centered cubic，fcc）金屬材料奧氏體鋼的單向拉伸和單向壓縮變形過程，我們看到，盡管這兩種變形模式下材料的流動應力演變過程很相近，但變形過程中織構的演變卻有很大差異。詳見如下鏈接：
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1262333
本文介紹VPSC模擬體心立方（body centered cubic，bcc）金屬材料鐵素體鋼的軋制過程。
材料初始仍設為隨機織構，其(100)、(110)和(111)極圖見圖1。在經過100%的軋制變形后，材料內部織構發生明顯變化，表現出明顯的軋制織構，見圖2。軋制過程中材料的硬化曲線見圖3，材料的初始屈服強度為180MPa，隨著變形量的增加，材料逐漸發生硬化，當應變量達到120%時，材料的強度接近320MPa，強度提高了約140MPa。圖4給出了變形過程中材料的屈服面演化情況，可見隨著變形量的增大，材料的屈服面發生明顯擴張，表現為材料發生明顯的強化。圖5給出了軋制過程中鐵素體鋼內部不同滑移模式的相對開動率情況，可以看出，{123}<111>滑移模式開動率最大，{110}<111>滑移模式開動率次之，{112}<111>滑移模式開動率最小，且隨著變形的增加，{110}<111>滑移模式開動率逐漸增大，而{112}<111>和{123}<111>滑移模式開動率逐漸降低。
圖1. 隨機織構極圖
圖2. 軋制織構極圖
圖3.
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一、培訓時間：
一對一線上培訓, 不受時間限制, 隨時都能參加.
二、培訓方式：
本次培訓以視頻方式授課，工程案例講解，答疑，技術交流，
學員需要自行準備電腦。
三、培訓對象：
從事VPSC相關專業工程技術人員均可報名參加。
四、培訓內容：
軟件程序介紹及使用，材料基本知識介紹，輸入輸出數據處理，使用范例等。具體如下：
1、 vpsc代碼描述
（1） 變形模擬:輸入/輸出選擇
（2） 單位、參考系及轉換
（3） 主程序代碼描述
（4） 輸入文件及代碼描述
（5） 輸出文件描述
2、 材料變形知識基礎
（1） 晶體取向簡介
（2） 歐拉角轉換基礎
（3） 織構形成與分析
（4） Vpsc中的拉、壓及軋制變形
3、 輸出文件處理
（1） 應力-應變文件處理
（2） 極圖生成
（3） 其他相關數據處理
5、 案例：
案例1：FCC軋制變形：
圖1:軋制變形后的FCC金屬極圖
案例2：FCC平面應變壓縮+剪切變形：
圖2: 平面應變壓縮+剪切變形后的FCC金屬極圖
案例3：BCC軋制變形(單滑移系)：
圖3: BCC金屬軋制變形(單滑移系)后的極圖和反極圖
案例4：BCC軋制變形(多滑移系)：
圖4: BCC金屬軋制變形(多滑移系)后的極圖和反極圖
案例5：Bcc材料在扎制變形過程中的織構及滑移系激活
六、費用及發票：
1. 教學費用：聯系客服獲取最新培訓價格.
2. 付款方式：微信，支付寶，對公轉賬等
3.
展開 VPSC是由加州大學洛斯阿拉莫斯國家實驗室（大學）的董事會與美國能源部聯合開發全稱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 編寫的計算機代碼，用于模擬多晶聚集體的塑性變形。 VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機械狀態 (VP) 和使用的方法 (SC)。 VPSC 是為應用于低對稱材料（六邊形、三角形、正交、三角形）而開發的，盡管它在立方材料上也表現良好。
VPSC 說明了單晶和聚集體的特性和響應的完全各向異性。它模擬了骨料在外部應變和應力作用下的塑性變形。
VPSC 基于滑移和孿晶的物理剪切機制，并考慮了晶粒相互作用效應。除了提供宏觀應力-應變響應外，它還解釋了單個晶粒的硬化、重新定向和形狀變化。
因此，它預測了與塑性成形相關的硬化和織構的演變。模擬程序可應用于金屬、金屬間化合物和地質聚集體的變形。
編譯 VPSC 時，始終使用雙精度選項
運行分析時輸入包含文件如下
1，vpsc.in（主文件）
2，TENSIN.3（邊界條件）
3，rand1000.tex（初始取向）
4，FCC.sx（單晶屬性）
運行時輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應力應變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結束后取向信息）
官方案例學習
輸入
1，具有
500 個方向的隨機紋理文件（文件 RAND500.TEX）
2，考慮12組滑移系，無硬化的FCC晶體，率相關系數n=20
3，沿著X3方向單向拉伸100%（施加速度梯度分量）
晶粒初始取向分布
拉伸情況取向分布
（affine方法）
（FC方法）
（SEC方法）
展開 
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原始文獻：《A multiscale simulation framework of the accumulative roll bonding process accounting for texture evolution》
DOI：10.1016/j.msea.2015.02.005
在金屬材料研究領域，粘塑性自洽模型（Visco-Plastic Self-Consistent, VPSC
作者：辭殤
關鍵詞：VPSC；鈦合金；拉伸壓縮；織構演變
粘塑性自恰（VPSC）模型，區別與宏觀本構模型，VPSC模型不僅能夠模擬變形過程中材料宏觀力學性能的演化過程，還可以同時模擬材料內部由于變形引起的織構演化過程，實現宏觀與細觀結合，從而使我們更加深刻地理解材料的變形過程。
本文使用VPSC計算HCP金屬鈦合金的單軸拉伸和單軸壓縮變形過程，實現鈦合金拉伸壓縮過程中的應力應變、織構演變以及滑移孿晶變形機制啟動情況的預測
關鍵詞：晶體塑性 VPSC織構模擬 復合工藝
本期將繼續介紹粘塑性自洽模型(VPSC)在金屬變形過程的應用。VPSC適用于各種金屬材料(如鋁合金、鋼材、鎂合金)，各種加載方式(如單向拉伸、單向壓縮、剪切、平面應變、雙向拉伸等)下的宏觀力學性能和微觀結構演化模擬，也可以針對多相金屬(如雙相鋼等)。在結合有限元軟件后，可擴展VPSC模型的模擬范圍，如扭轉、等通道擠壓及壓剪工藝等。
在新版的粘塑性自洽晶體塑性模型vpsc8.0中，除了常規的本構模型升級之外，軟件作者同時開源一個用于取向分布繪制的軟件POLE8d，筆者發現使用改軟件繪制的極圖和反極圖與aztex，mtex的常用的極圖繪制軟件相比，其風格更加簡潔，清晰。對于使用粘塑性自洽模型和晶體塑性模型均可以完成對應的極圖和反極圖繪制。
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粘塑性自洽多晶體塑性模型軟件（VPSC）課程培訓通知
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粘塑性自洽多晶體塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）是由美國Los Alamos國家實驗室的C.N. TOME 教授和R.A. Lebensohn教授聯合開發的，最早開發于20世紀90年代初期，后來經過多個版本的升級，現在已經很完善。
運行分析時輸入包含文件如下
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）
運行時輸出文件
1，PCYS.OUT（屈服面信息）
2，STR_STR.OUT（應力應變信息）
3, TEX_PHn.OUT（變形結束后取向信息）
輸入
1，具有
1944 個方向的基底織構特征取向文件（文件
VPSC是由加州大學洛斯阿拉莫斯國家實驗室（大學）的董事會與美國能源部聯合開發全稱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 編寫的計算機代碼，用于模擬多晶聚集體的塑性變形。 VPSC 全稱 Visco Plastic Self Consistent，指的是特定的機械狀態
在之前的推文中我們使用粘塑性自洽多晶體塑性模型（Visco-plasitic Self Consistant，VPSC）計算了面心立方（fcc）、體心立方（bcc）金屬材料變形過程，實現了織構演變的模擬，應力預測等。本文將介紹VPSC模擬FCC金屬等通道轉角擠壓(ECAE)工藝。
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一、培訓時間：
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二、培訓方式：
本次培訓以視頻方式授課，工程案例講解，答疑，技術交流，
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