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非等速生長Voronoi晶體模型生成插件[AbqHyperVoronoi插件] 非等速生長晶體模型簡介對于標準Voronoi而言，每個晶粒的生長速率是相同的，任意兩個晶粒的交界線為其形核點連線的垂直平分線，交界線為一條直線，如圖1.1所示。

里面的Multi-Parametric Toolbox(MPT)工具箱賦有的 mpt_voronoi函數(shù)命令，生成帶有拓撲信息且具有指定大小和晶粒數(shù)目的三維Voronoi多晶體示意圖。

Cell MinDist是晶粒之間的最小尺寸，Cell Num是晶粒數(shù)量，在Algorithm可以選擇random(將會生成隨機晶粒) 和uniform (將會生成均勻晶粒)。點擊OK即可生成你想要的多晶體模型。是不是簡單又方便？我們一起來看一下效果吧(如圖2所示)。

采用CAD二維圖形Voronoi劃分插件進行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數(shù)設(shè)置為模型中最大的晶粒尺寸，晶界厚度根據(jù)實際情況設(shè)置，晶粒類型選取梯度適應(yīng)，邊界模式開啟自動尺寸。 將建立好的梯度Voronoi模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，需注意晶粒及晶界應(yīng)分兩次導(dǎo)入，導(dǎo)入后建立聯(lián)合體。

圖1.2 非等速生長Voronoi晶粒交界線標準Voronoi相比于非等速生長Voronoi的另一個區(qū)別是：標準Voronoi生成的晶粒是全凸的，而非等速生長Voronoi生成的晶粒是凹的，如圖1.3所示。

</p><p>1 自編程建立voronoi模型（總體思想是借助于MATLAB或Python中的voronoi函數(shù)）:</p><p>&nbsp;a 對于二維模型目，前有兩種主要的方式，第一是通過MATLAB的voronoi函數(shù)編程建立晶粒模型，然后導(dǎo)入ABAQUS進行后續(xù)分析；第二是通過Python編程，直接在ABAQUS中生成模型，下面給出一幅由第一種方法和第二種方法都可快速生成的二維voronoi

且可分別設(shè)置內(nèi)部晶粒及表面晶粒的粒徑，同時插件會基于模型局部尺寸自適應(yīng)晶粒粒徑。 插件可設(shè)置晶界的厚度，當晶界厚度設(shè)置為0時無晶界。需要注意插件在模型表面生成完整的晶界，如需觀察模型內(nèi)部需要設(shè)置透明度或?qū)δＰ瓦M行進行截面剖切。

Cell MinDist是晶粒之間的最小尺寸，Cell Num是晶粒數(shù)量，在Algorithm可以選擇random(將會生成隨機晶粒) 和uniform (將會生成均勻晶粒)。點擊OK即可生成你想要的多晶體模型。是不是簡單又方便？我們一起來看一下效果吧(如圖2所示)。

Voronoi圖以晶粒中心為生成點劃分區(qū)域，可用于模擬多晶材料的晶界行為、斷裂及應(yīng)力分布，是材料科學(xué)中分析晶體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)鍵工具。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立二維Voronoi晶粒及晶界模型。

它的核心使命是通過數(shù)學(xué)算法，快速生成具有特定幾何特性的合成多晶微觀結(jié)構(gòu)。該工具不僅支持傳統(tǒng)的 Voronoi 鑲嵌，更引入了功能強大的 Laguerre 鑲嵌（權(quán)重 Voronoi）算法。這意味著你不再受限于勻稱的晶粒，而是可以生成具有特定體積分布、更接近真實金屬組織的復(fù)雜模型。

穿晶斷裂中裂紋穿過晶體的晶粒內(nèi)部，斷裂面較為粗糙；沿晶斷裂中裂紋沿晶界擴展，可以清楚地看到一個個晶粒，晶粒面比較光滑。在COMSOL中對兩種斷裂形式進行模擬，模型采用Voronoi泰森多邊形構(gòu)建晶體的晶粒組織，幾何模型采用CAD Voronoi插件進行參數(shù)化建模生成。插件采用合理的多邊形約束模式，可使得泰森多邊形晶粒結(jié)構(gòu)生成大小均勻，且可避免存在三角形晶體及角度過小的情況。

幾何生成 采用CAD Voronoi3D插件在AutoCAD內(nèi)直接生成三維Voronoi，其計算參數(shù)如下： 模型生成后刪除晶格部件，并對晶粒進行一步平滑處理： 新建外部圓柱體部件，并與晶粒進行差集操作，形成多孔骨架支撐結(jié)構(gòu)，同時可查看各部分的體積（MASS命令），方便進行孔隙率的計算。這里的晶粒也可用作卵石形狀集料的堆積模型。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2010文件） CAD二維圖形Voronoi劃分樣圖.zip

本文介紹了一種梯度晶粒尺寸的多晶體模型的建立方法，需結(jié)合開源軟件Neper（https://neper.info/）使用。二、建模方法與結(jié)果根據(jù)需求生成對應(yīng)的種子點坐標文件，提供給neper軟件，即可生成梯度模型。

<p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;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(xiàn)的。

插件介紹 CAD二維圖形Voronoi劃分插件V2.0版本可進行任意非曲邊多邊形的Voronoi劃分。 新增功能 插件的原有功能請查看：CAD二維圖形Voronoi劃分 V1.0 新版本添加多種不同的晶粒類型劃分模式。

新增功能 插件的原有功能請查看：CAD二維圖形Voronoi劃分 V2.0 新版本更新圖形批量劃分功能，可對0圖層上的任意多個封閉的多邊形圖形進行識別并批量Voronoi劃分。 新增曲邊晶粒繪制功能，可生成曲邊Voronoi。

本案例介紹在ANSYS Workbench內(nèi)建立任意三維部件的Voronoi晶體結(jié)構(gòu)3D模型。 首先需要在AutoCAD內(nèi)手動建立需要的三維模型部件，然后通過CAD三維模型Voronoi劃分插件設(shè)置晶粒參數(shù)，對模型進行Voronoi三維分區(qū)。

<p><strong>功能說明</strong></p><p>插件可在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定梯度分布的Voronoi圖形，用于功能梯度材料、變晶粒Voronoi圖，加權(quán)泰森多邊形等方面的幾何建模。

圖形建立完成后，采用CAD二維圖形Voronoi劃分 V2.0插件進行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數(shù)設(shè)置為最大的晶粒尺寸，晶粒類型選取梯度適應(yīng)，邊界模式勾選自動尺寸。 在Abaqus內(nèi)建立對應(yīng)尺寸的二維部件，部件內(nèi)部的孔可以建立為圓形。