晶粒組織演化模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
晶粒組織演化模擬的視頻教程
基于MATLAB的三維元胞機教學（針對晶粒模擬具有優勢）
以三維生命游戲詳細講解三維元胞機的實現原理及方式，該課程對于后續使用三維元胞機編寫如晶粒生長、再結晶等三維模擬程序具有指導作用，課程優惠，請私信。
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晶粒組織演化模擬的實例教程
結合電子背散射衍射（EBSD）實驗與耦合熱–力的多晶相場模擬，揭示電鍍 TXV-Cu 在退火過程中的晶粒演化行為及其對可靠性的影響;基于相場方法的退火晶粒演化模型，將溫度依賴的界面遷移率、界面能及熱膨脹效應納入描述框架，從而在數值模擬中再現 TXV-Cu 的微觀組織演變過程。該模型不僅能夠為實驗觀察提供理論支撐，還可進一步用于預測不同工藝參數下 TXV-Cu 的組織演化規律，為優化工藝與提升器件可靠性提供指導。
可以看出，1100℃等溫鍛造時，細晶區晶粒組織也不受鍛造速度的影響，保持細于ASTM 8 級的均勻細晶組織；粗晶區和過渡區晶粒組織隨著鍛造速度的增大，粗晶破碎和再結晶細化的程度增大，其中過渡區晶粒細化程度更大，但仍不能獲得均勻細晶組織。與1080℃等溫鍛造組織演變相比，1100℃時粗晶區和過渡區晶粒細化的程度加大，尤其是較大變形量的過渡區晶粒均勻細化更為明顯。
圖4 GH720Li 合金在1100℃經不同
速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1120℃等溫鍛造過程組織演變分析
圖5 為GH720Li 合金試樣在1120℃經不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。可以看出，1120℃等溫鍛造時，細晶區、過渡區和粗晶區的晶粒組織演變規律的趨勢與1080℃和1100℃時的趨勢相一致。與1080℃和1100℃等溫鍛造組織演變不同的是，隨著鍛造溫度升高至1120℃，粗晶區和過渡區組織再結晶程度進一步加深，晶粒組織均勻性提升；過渡區大部分晶粒與細晶區的晶粒度級別相當，但局部還存在粗晶；較高鍛造速度下粗晶區晶粒組織已演變成均勻再結晶組織，但晶粒粗于ASTM 8 級。
圖5 GH720Li 合金在1120℃經不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
綜合分析可知，當棒材初始組織細于ASTM 8 級時，等溫鍛造變形組織基本不受鍛造參數的影響。當棒材初始組織粗于ASTM 4 級時，隨鍛造溫度升高、鍛造速度提升和變形程度增加，晶粒細化和均勻程度增大。1120℃時，過渡區大部分變形組織細于ASTM 8 級，但局部還存在粗晶；較高鍛造速度下粗晶區已演變成粗于ASTM 8 級的均勻再結晶組織。但無論等溫鍛造參數如何變化，初始晶粒組織不均勻時，很難獲得細于ASTM 8 級的均勻細晶組織。
展開 ? 基于黃umat梯度結構晶粒變形模擬
案例實操
1，建立包含896個晶粒的梯度多晶模型
2，對多晶模型賦予對應的材料屬性
3，X0方向固定，施加X1方向50%工程應變的拉伸載荷
4，保留晶界形狀，使用CPE3單元
5，提交與后處理材料數據
梯度晶粒幾何模型
模型載荷示意圖
不同時刻材料的對數應變分布
不同時刻材料的應力分布
材料的等效塑性應變的分布
根據應力應變分布情況可以清晰的看出，梯度晶粒結構應力應變分布更加均勻，不容易集中于某些區域，從而避免更早的發生頸縮失效，提高材料的延性。從而提高材料的服役壽命。
展開 離散元的模擬思路是從微觀力學行為去反映宏觀特性，在這個過程中，能夠實現的現實的因素越多，得到的力學行為也就越準確。所以我們很多人去做柔性三軸，并不是為了去研究力學特性，而是為了得到更加準確的宏觀特性與現實相比對。
巖石也是一樣，一個完整的巖石應當包括礦物晶粒和膠結物，并且除了致密的花崗巖這種巖漿巖，沉積巖變質巖在內部或多或少都會存在微小裂紋，甚至有一些碳酸巖體內部還存在微小孔洞。
本文主要是利用cluster的概念，使用一個個cluster來模擬礦物晶粒，從模擬的思路來看是能夠更好的反映巖石行為的。但是需要注意的是，礦物晶粒的尺度對巖石而言是相當微小的，考慮礦物晶粒的破壞對巖石而言是否有必要還應當得到進一步的考量。當然本文是一個純技術層次的探討，不在模擬假定方面進行深入探討。
1 生成晶粒顆粒
這里指定了晶粒的尺寸大小，當然各位可以根據晶粒名稱去指定更加復雜的晶粒級配。需要注意的是，后面使用的rBlock構建方式是from-ball，這里采用的是ball的邊界進行計算的，所以在第一步顆粒和墻體不能有過大的重疊，墻體和顆粒的剛度設置的大很多。
展開 python模擬晶粒生長
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<p>關鍵詞：增材制造；有限元，元胞自動機，凝固組織，晶體塑性</p><p class="ql-align-justify">增材制造技術是一種先進的數字化制造技術，其采用熱源熔融離散材料（如粉末），并逐層逐道沉積成3維實體構建。這與傳統減材制造 (切削、磨削等) 和等材制造 (鑄造、鍛壓等) 加工材料方式的本質不同。增材制造過程伴隨著快速的熔化和凝固循環，材料經歷復雜的熱歷程。這導致熔池內部及相鄰層
[圖片]
<p> 已有大佬做了基于cohesive+泰森多邊形(Voronoi)插件模擬晶粒之間的晶界開裂的視頻，這個視頻中晶粒模型主要是通過homtools插件建立的，cohesive單元的建立是通過Cohesive_generator_2D3D插件實現的。附上視頻鏈接：</p><div contenteditable="false" width="100%">
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python模擬晶粒生長
摘要：基于計算流體力學開源軟件OpenFOAM的雙流體模型及相應求解器，模擬研究了激波作用下顆粒層的動態演化特性，并通過與文獻報道的實驗結果對比，評估了數值模擬結果的定量準確性。對比發現模擬得到顆粒層上下游壓力變化以及顆粒層自由面位置的時間演化都能與實驗結果定量吻合。該研究結果為下一步基于OpenFOAM軟件開展沖擊作用下顆粒拋灑特性的數值模擬奠定了基礎。
關鍵詞：沖擊波；雙流體模型；CFD
0 引言
首先祝大家勞動節快樂，勞動人民最光榮！
這應該是cluster目前最后一個應用場景了。
離散元的模擬思路是從微觀力學行為去反映宏觀特性，在這個過程中，能夠實現的現實的因素越多，得到的力學行為也就越準確。所以我們很多人去做柔性三軸，并不是為了去研究力學特性，而是為了得到更加準確的宏觀特性與現實相比對。
巖石也是一樣，一個完整的巖石應當包括礦物晶粒和膠結物
FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
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方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
FCC------以鋁為代表，參數使用原始abaqus提供的參數
織構演化模擬模型使用包含1000個單元的1*1*1mm立方體，其中每個單元表示一個特定取向的單晶，初始織構使用軟件生成1000組隨機取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構如下圖所示，
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方向進行平面應變壓縮時的織構
RD拉伸織構：
對于HCP密排六方結構，四指數Miller-Bravais 坐標系{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。純鎂的晶格參數為 a = 0.3209，c = 0.5211，其軸比 c/a = 1.624 與理想 HCP 結構的軸比 1.633 十分接近。
一般認為，HCP 結構金屬的滑移機制在最密排面上很容易開動
