多相材料分析的案例
晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
晶體塑性有限元仿真入門(2)--BCC、FCC、HCP晶格材料以及多相材料的有限元模擬
這篇文章講解如何使用晶體塑性有限元方法(CPFEM)進行不同晶格材料以及多相材料的變形模擬，CPFEM是基于商業有限元軟件ABAQUS完成的建模，晶體塑性本構模型是使用的開源的UMAT用戶子程序(源碼和inp文件見附件)。采用CPFEM模擬了面心立方結構(FCC)、體心立方結構(BCC)和密排六方結構(HCP)的單晶、多晶及多相材料受到外部載荷時的力學響應。基于滑移原理的晶體變形理論，隨著變形的進行各滑移系統的臨界剪應力都會增大，CPFEM將捕捉到材料的力學響應(應力-應變曲線)。這些應力-應變數據有助于從根本上理解晶粒尺度下金屬變形的性質。
首先我們從一個簡單的FCC晶格材料的例子入手，講解如何進行有限元模型的創建，從完全新手的角度出發，一步步講解如何建模，賦予材料和處理仿真結果。
本文章包括以下八個部分：
1) FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
2) FCC晶格材料的變形模擬-多晶體
3) BCC晶格材料的變形模擬-單晶體
4) BCC晶格材料的變形模擬-多晶體
5) HCP晶格材料的變形模擬-單晶體
6) HCP晶格材料的變形模擬-多晶體
7) 多相材料的變形模擬
8) 參考資料
1. FCC晶格材料的變形模擬-單晶體
幾何模型
如圖1.1a在草圖里繪制R0.015mm的圓形，拉伸0.05mm，最后得到如圖1.1b所示的圓柱體(R0.015mm&H0.05mm)。
展開 LS-DYNA 基于CT掃描的多相材料動力學仿真
本貼的內容是關于LS-DYNA的高級應用，基于真實多相材料的物質分布進行建模，從而真實模擬多相物質的動力學特性的技術。
以混凝土材料為例。
首先，獲取CT數據。這邊有一個關于CT數據的開源網站https://www.digitalrocksportal.org/
獲取到raw文件后，用avizo軟件打開，并生成二值化的tif圖。
接下來，就是實現多圖向網格生成的關鍵步驟了，可以參考 淵魚 大佬的帖子，或者自己編程。
一般無法直接生成lsdyna需要的k文件，需要借助其他建模或仿真軟件生成。
然后按照lsdyna的一般建模思路計算。
最后的損傷結果如圖。
展開 COMSOL顆粒夾雜多孔介質多相材料達西滲流模擬
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
Abaqus中多相材料不規則表面輪廓提取
1 前言
在Abaqus切削仿真中，目前多采用二維正交模型來轉化和代替各種加工形式。目前對于Abaqus切削仿真的可查資料中，多是模型建立和一些注意事項，對于其后處理過程較少提及。加工表面的粗糙度是表面質量評價的一項重要指標，仿真得到的微觀結構的細觀變化也是切削仿真的一大研究重點。因此，對切削表面的輪廓提取是有必要的。
在Abaqus中，在后處理過程中，輪廓提取可以采用多種方式，例如建立路徑和導出連續節點坐標。但是多相材料建模通常采用不同的Part最后Assembly得到，建立路徑只能在獨立的Part中進行。除此之外，網格劃分與一般的規則形狀得到的網格也不相同，多相材料劃分得到的網格往往并不規則，因此導出連續節點也是不現實的。因此，要想導出多相復合材料的表面輪廓需要尋求一種別的方式。
本篇小節只要針對多相復合材料的切削表面輪廓進行講述，所使用的軟件包括Abaqus、AutoCAD、Excel和Origin。除了Abaqus切削仿真表面輪廓提取，也可對一些其它復雜形狀和結構的輪廓提取做出指導意義。
2 提取過程
如圖1所示為所選擇的一個案例的最終切削結果，其中顆粒和基體是單獨的Part，切削表面并不平整。提取目標既最上面的一條輪廓曲線。要求：其中某一條線的實際長度。
圖1 樣件的切削結果
第一步：在Abaqus Visualization界面下選擇命令Plot Deformed Shape，再點擊命令Render Model: Wireframe，得到如圖2所示的線框圖。
展開 
解決多相材料界面網格劃分難問題-像素網格法-原創帖
對于多相材料界面網格劃分難的問題，上個帖子介紹了自適應界面網格法，也給出了方法和技巧，本章再介紹一種規則網格法，即像素網格法。
而這個方法又分為兩種情況：
1 基于在軟件中建立的理想多相結構；
2 基于SEM圖片（不限于）的真實多相結構；
把第一種情況下建立好的模型截圖保存就成為了簡單的第二種情況，因此，第一種情況其實也可以采用第二種情況下的解決辦法進行處理的。
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第一種情況：基于在軟件中建立的理想多相結構
在軟件中建立的幾何模型，往往不像拍出來的真實圖片，不含有多余的結構，而且模型都是符合一定規則的有序排列組成（即便是隨機分布），所以我們可以通過自己編程/現有軟件對模型可以劃分出規則的全部六面體網格。
解決方法1：基于Dig（2d模型好像不行）/flac2d或3d
解決方法2：自己編寫程序或插件
解決方法3：基于oof2軟件
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第二種情況：基于SEM圖片（不限于）的真實多相結構
解決方法1：自己編寫程序或插件
解決方法2：基于oof2/3D軟件
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展開 解決多相材料界面網格劃分難問題-界面自適應網格-原創帖
在平時做的科研/項目中往往會遇到兩相或多相材料，對于二維模型而言，在ABAQUS中進行網格劃分還是可以完成的，但是對于三維模型這樣的工作量往往是非常大的，或者有時候是難以企及的，浪費大量的時間，消磨人的耐心，在當前軟件中完不成的工作，大部分人當然會想到借助于第三方軟件Hypermesh/Ansa等網格劃分軟件來完成，但是這又存在一個熟練陌生軟件的過程，還有不同軟件之間的接口導入導出問題，在此不做過多討論。
為了實現多相材料界面的網格劃分，當前文章我們采用自適應網格（自動調整界面網格）方法，這個可以:
1 自己編程實現（參考：基于圖像的自適應有限元網格劃分方法）；
2 借助于現有軟件實現（OOF2/3D軟件）；
oof2-2.1.12.tar.gz
3 也有一些插件可以實現（Im2mesh (2D image to triangular meshes)類似于OOF2的MATLAB插件）；
im2mesh 1.76.zip
三者功能原理基本相同，那我們肯定選擇現有軟件OOF2/3D（能省則省），在此重點介紹一下OOF2：
它是一款面向對象的有限元軟件，可以基于真實形貌圖片建立有限元模型，更可實現對微觀結構大部分細節的捕捉，而且在OOF2的2.0以上版本中可以直接輸出.inp文件，導入到ABAQUS中進行計算和材料性能評估。
展開 abaqus纖維復合材料多次落錘沖擊-多分析步 ￥129
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Abaqus纖維復合材料層合板多次落錘沖擊仿真模型!采用多分析步的方式實現！
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<p>多個step分析</p>
復合材料仿真分析之路還要走多遠？
(文章轉自復合材料力學公眾號)
復合材料仿真分析真正用于指導工程設計還有多遠的路要走？看到這個問題可能很多人會想，復合材料仿真分析蓬勃發展了幾十年不是一直都在用于指導工程設計嗎？每天新發表的這方面的文章也是層出不窮。事實上，先進的復合材料理論發展了幾十年，工業界仿真水平還是有所滯后，工業界設計驗證還是以試驗為主，仿真輔助，且是主觀經驗性很強的仿真。另外，還有一部分基本概念、有限元理論和復合材料力學都欠缺的偽仿真，仿真對他們來說可能是漂亮的動畫或云圖。
現在的仿真分析依然沒有擺脫其尷尬的處境。經典的力學發展了數百年，搞基礎理論研究的人想在復合材料力學理論方面有所創新已經很難了；而另一方面，現有的復合材料理論和分析方法缺乏全面的驗證，搞不清一種理論方法到底適用于哪種工況，其誤差究竟有多少，導致工程設計中無人敢用；再加上大量未經過驗證的研究工作紛紛發表，一看全會，一用全廢，讓很多人都覺得仿真分析是花拳繡腿，坐實了其花瓶兒的角色。
未來是數字化、智能化的時代，先進仿真分析技術是數字化、智能化的基礎，是以后工程設計的必備手段，隨著建模方法和分析方法的逐步完善和規范，其發揮的作用也將越來越大。現階段，仍然有很多基礎理論和驗證工作去做。但目前工業部門/科研院所和高校之間存在鴻溝，溝通不足，各有各的問題。
高校
高校側重基礎研究，解決具體的科學問題，但高校離實際需求較遠，有些研究會偏離實際應用；其次，其研究多著眼于細節，扎得深，看得也會窄，難以形成系統整體的規劃；另外，部分老師的研究內容多取決于經費來源，有什么項目做什么事，一旦經費沒有了，可能之前做得很好的工作都無法再延續，很可惜。
且近些年高校內卷嚴重，老師這個群體也是壓力山大，主要精力放在發論文、拉項目上，不這樣做，可能連留校的機會都沒有。
展開 Abaqus 復合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
當復合材料遭遇雷擊時，復合材料會同時受到電-熱-力的耦合作用。根據焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導致材料出現燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導電性和導熱性能降低。受到雷擊作用后，復合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復合材料承載力的影響。
對復合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導體的過程中，所耗散的能量會轉化為熱能，即產生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設耗散的電能全部轉換為熱量，則ηv=1.
熱傳導方程可以用下式描述
美國軍用標準給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
最后
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據溫度場確定雷擊導致的燒蝕區域。通過USDFLD子程序標記燒蝕的單元，并將其損傷設置為1.然后結合UMAT子程序，采用hashin準則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發現，在拉伸載荷作用下，復合材料從雷擊點處開始發生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復合材料強度的影響。
展開 線下培訓 | Digimat 復合材料多尺度分析 & Adams 剛柔耦合仿真
培訓日程：
培訓時間：9月5日-6日
培訓地點：北京市朝陽區天澤路潤世中心B座12層
適用人群：結構分析工程師（航空、航天、船舶等）、工藝分析工程師以及感興趣的其他專業人士。
培訓目標：
? Digimat軟件功能和工程應用
? 多尺度分析理論以及Digimat的軟件功能實現（含案例操作）。基于上述培訓內容，讓學員建立起CFRP材料體系常用多尺度分析的能力，為相關領域的深入應用提供基礎。
培訓費用：培訓免費 席位有限 現場參加自備電腦
培訓咨詢：龔老師 17721013876
培訓報名：
掃碼立即報名
作為多體動力學分析軟件，Adams擁有廣泛的用戶群體。用戶使用虛擬樣機進行動力學分析，獲取動態載荷，實現多場耦合等，切實縮短產品研發周期，提升競爭力。Adams支持考慮部件的線彈性和非線性彈性，能夠研究部件線性和非線性變形對機械系統性能的影響，也能計算更準確的部件載荷，用于評價結構剛強度和疲勞壽命。Adams剛柔耦合分析功能最終為分析人員提供平衡機械系統強度、靈活性、成本和重量等設計因素的寶貴建議。
此次培訓介紹使用Adams引入結構線彈性柔性體和非線性柔性體，自動生成線彈性柔性體，建立幾何大變形非線性柔性體及Adams-Marc聯合模擬其它非線性柔性等。
培訓大綱：
培訓時間：9月12日-13日
培訓地點：上海閔行區華中路6號七寶德必易園A316室
培訓目標：
? 了解Adams引入柔性體的必要性；
? 掌握Adams引入柔性體的流程；
? 掌握Adams-Marc聯合仿真流程。
展開 
邀請函｜全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析研討會
庭田科技有限公司攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司），誠摯邀請您參加10月份的“全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析研討會”（原定于8月份的會議由于場地問題調整至10月份）。這是一場專業的學術盛會，匯集了新材料及其CAE行業的領先人物，將為您提供前沿知識和優質的交流平臺。
我們榮幸邀請到JSOL公司的Ozawa先生和賽默飛世爾科技的何沛霖先生，他們將現場分享“J-OCTA分子動力學軟件”和“AVIZO圖像分析軟件”的全球最新應用實例。無論您的工作領域是新材料、航空航天、汽車、輪胎、電子封裝材料、生物材料還是核電、鋰離子電池等，我們相信您都將從此次研討會中獲得寶貴的洞見。
請您收到此邀請函后，盡快確認您的參會意愿并完成報名。參會確認及報名表請在7月25日前通過郵件發送至info@anscos.com。如果您有任何疑問，歡迎隨時聯系胡女士，電話：400 633 6258，或聯系我司相應的銷售經理。
我們期待著在研討會上與您的相見。我們深信，這次研討會將對您的工作和研究帶來啟發。在此，我們對您一直以來對庭田科技的關心和支持表示由衷的感謝。期待您的光臨！
展開 Abaqus 復合材料雷擊后的電-熱-力多場耦合分析
當復合材料遭遇雷擊時，復合材料會同時受到電-熱-力的耦合作用。根據焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導致材料出現燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導電性和導熱性能降低。受到雷擊作用后，復合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復合材料的剩余強度進行分析，定量計算雷擊對復合材料承載力的影響。
對復合材料的雷擊分析可以分為兩個步驟：1 電-熱強耦合分析，2 考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析。
電-熱強耦合分析
電流流過導體的過程中，所耗散的能量會轉化為熱能，即產生焦耳熱。電場控制方程為
電流流過導體耗散的能量可以通過焦耳定律描述
熱流密度可以表示為
這里假設耗散的電能全部轉換為熱量，則ηv=1.
熱傳導方程可以用下式描述
美國軍用標準給出了雷電載荷的波形
選取電流幅值最大的A段作為初始雷擊進行分析，A段電流可以用下式描述
A段電流波形如下
建立如圖所示的平板進行電-熱耦合分析
可以得到平板中心點處不同時間的溫度分布如圖所示
考慮初始燒蝕損傷的復合材料漸進損傷分析
通過電-熱耦合分析得到溫度場后，可以根據溫度場確定雷擊導致的燒蝕區域。通過USDFLD子程序標記燒蝕的單元，并將其損傷設置為1.然后結合UMAT子程序，采用hashin準則https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1206124對含初始損傷的復合材料平板進行漸進損傷分析，以獲得其剩余強度。計算得到的損傷云圖和載荷位移曲線如圖所示。
可以發現，在拉伸載荷作用下，復合材料從雷擊點處開始發生破壞，失效過程與中心開孔板類似。通過修改不同的電流峰值，可以定量得到雷擊對復合材料強度的影響。
有Abaqus相關的問題可以聯系扣扣1653004885
展開 金屬韌性損傷材料失效模型應用實例-Abaqus/Explicit鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析 ￥49.9
在常溫狀態下，大多數工程金屬具有較高的韌性，這種情況下，材料的失效分析通常會使用韌性損傷漸進失效模型。
如下圖所示，該模型完整的定義了材料的彈性階段、塑性階段、損傷起始與損傷演化。材料承載經歷彈塑性階段后達到損傷起始點a，繼續承載，損傷后的材料剛度折減，出現軟化，直到損傷參數D=1時，材料剛度退化為0，單元刪除。
韌性材料損傷漸進失效模型
工程案例：
鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析
上圖案例中的分析工況按閱讀順序依次是：
沖擊質量5kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度100m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度200m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度300m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚5mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚20mm;
沖擊質量25kg，速度400m/s，桶厚50mm;
沖擊質量25kg，速度500m/s，桶厚50mm;
付費部分為鋼制管狀結構多工況沖擊損傷失效分析案例的9種工況共計9個inp文件壓縮包+CAE 源文件壓縮包。
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