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圖11 織構(gòu)演變模擬常見(jiàn)的邊界條件織構(gòu)演變結(jié)果完成Abaqus構(gòu)建有限元模型所有關(guān)鍵步驟后，輸出inp文件并提交Job，查看織構(gòu)演變結(jié)果如下(由于計(jì)算資源的限制，僅計(jì)算了simple compression和plane strain compression)：simple compressionplane strain compression

作者：辭殤關(guān)鍵詞：VPSC；鈦合金；拉伸壓縮；織構(gòu)演變粘塑性自恰（VPSC）模型，區(qū)別與宏觀本構(gòu)模型，VPSC模型不僅能夠模擬變形過(guò)程中材料宏觀力學(xué)性能的演化過(guò)程，還可以同時(shí)模擬材料內(nèi)部由于變形引起的織構(gòu)演化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)宏觀與細(xì)觀結(jié)合，從而使我們更加深刻地理解材料的變形過(guò)程。

? 基于vpsc7.0的FCC不同工況下織構(gòu)演變模擬 案例實(shí)操 1，建立包含1000個(gè)晶粒隨機(jī)取向的初始晶粒 2，采用Voce硬化模型，獲得材料的拉伸曲線 3，分別采用單向拉伸，壓縮，平面應(yīng)變變形（100%） 4，后處理，織構(gòu)演化 材料的初始織構(gòu) 材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線 拉伸100%后的取向分布 壓縮100%

，壓縮，以及沿著ND方向進(jìn)行平面應(yīng)變壓縮時(shí)的織構(gòu)拉伸織構(gòu)：壓縮織構(gòu)：平面應(yīng)變壓縮織構(gòu)：HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個(gè)單元的1*1*1mm立方體，其中每個(gè)單元表示一個(gè)特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機(jī)取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，

，壓縮，以及沿著ND方向進(jìn)行平面應(yīng)變壓縮時(shí)的織構(gòu)拉伸織構(gòu)：壓縮織構(gòu)：平面應(yīng)變壓縮織構(gòu)：HCP------以鎂為代表，參數(shù)使用原始abaqus提供的參數(shù)織構(gòu)演化模擬模型使用包含1000個(gè)單元的1*1*1mm立方體，其中每個(gè)單元表示一個(gè)特定取向的單晶，初始織構(gòu)使用軟件生成1000組隨機(jī)取向，并分配給不同的單元，模型和初始織構(gòu)如下圖所示，

Abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)軋制變形中FCC，BCC織構(gòu)演化分析 案例實(shí)操一 1，使用abaqus建立20*20*20（mm）的立方塊 2，對(duì)立方塊進(jìn)行單元?jiǎng)澐止舶?000個(gè)單元 3，假設(shè)每個(gè)單元代表一個(gè)單獨(dú)的晶粒，通過(guò)腳本隨機(jī)賦予每個(gè)單元材料屬性 4，施加對(duì)應(yīng)的邊界提交（60%的下壓量） 5，提交與后處理材料數(shù)據(jù) 包含1000個(gè)晶粒的有限元模型

四、培訓(xùn)內(nèi)容（1），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)FCC織構(gòu)演化模擬------以多晶鐵鋁為例子（2），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)BCC織構(gòu)演化模擬------以多晶鐵素體為例子（3），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)HCP織構(gòu)演化模擬------以多晶鎂為例子（4）FCC，BCC，HCP多晶局部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)模擬，狀態(tài)變量說(shuō)明，初始取向賦予，后處理取向提取

四、培訓(xùn)內(nèi)容（1），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)FCC織構(gòu)演化模擬------以多晶鐵鋁為例子（2），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)BCC織構(gòu)演化模擬------以多晶鐵素體為例子（3），abaqus調(diào)用damask實(shí)現(xiàn)HCP織構(gòu)演化模擬------以多晶鎂為例子（4）FCC，BCC，HCP多晶局部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)模擬，狀態(tài)變量說(shuō)明，初始取向賦予

本案例采用該代碼，研究FCC，BCC兩種結(jié)構(gòu)在單向拉伸，壓縮，平面應(yīng)變壓縮等75%的變形量下織構(gòu)的演變（需要注意的是，這個(gè)代碼的輸出使用的Kocks輸出表示取向，為了使用方便，已經(jīng)在程序中修改bunge標(biāo)號(hào)，可用MTEX直接繪制極圖）使用包含500個(gè)隨機(jī)取向的單元預(yù)測(cè)取向演化初始隨機(jī)取向一：FCC織構(gòu)演化單向壓縮75%的取向分布單向拉伸75%的取向分布平面應(yīng)變壓縮

它巧妙地平衡了晶粒間的應(yīng)力與應(yīng)變分配，既考慮了晶粒形貌的影響，也能精確捕捉由于晶體轉(zhuǎn)動(dòng)引起的織構(gòu)演變。對(duì)于從事鋁合金、鎂合金等具有顯著各向異性材料研究的同學(xué)來(lái)說(shuō)，VPSC是預(yù)測(cè)材料在復(fù)雜加工路徑下表現(xiàn)的有力工具。然而，原生的 VPSC 通常是針對(duì)均勻變形設(shè)計(jì)的，面對(duì)實(shí)際工程中復(fù)雜的幾何邊界和非均勻變形（如軋制、沖壓），它需要一個(gè)更強(qiáng)大的載體。

圖9 建立模型后對(duì)第一步晶體取向的驗(yàn)證圖11 織構(gòu)演變模擬常見(jiàn)的邊界條件 織構(gòu)演變結(jié)果 完成Abaqus構(gòu)建有限元模型所有關(guān)鍵步驟后，輸出inp文件并提交Job，查看織構(gòu)演變結(jié)果如下(由于計(jì)算資源的限制，僅計(jì)算了simple compression和plane strain compression)： simple compression

得到的變形后的取向如下圖所示，與大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果一致，重現(xiàn)了典型的織構(gòu)特征分布。從而驗(yàn)證了腳本的正確性。

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(jì)算了面心立方（fcc）、體心立方（bcc）金屬材料變形過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了織構(gòu)演變的模擬，應(yīng)力預(yù)測(cè)等。本文將介紹VPSC模擬FCC金屬等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)工藝。

因此，它預(yù)測(cè)了與塑性成形相關(guān)的硬化和織構(gòu)的演變。模擬程序可應(yīng)用于金屬、金屬間化合物和地質(zhì)聚集體的變形。

本期將VPSC與宏觀有限元結(jié)合，以BCC材料作為研究材料，利用有限元獲取了復(fù)合工藝下的邊界條件，分別研究了單向壓縮工藝和復(fù)合工藝下的織構(gòu)演化，對(duì)比了不同工藝下產(chǎn)生的織構(gòu)區(qū)別。圖1為建立的有限元模型及VPSC計(jì)算過(guò)程，有限元采用abaqus軟件構(gòu)建，施加以壓縮及復(fù)合工藝的邊界條件后進(jìn)行模擬。

以及整體的織構(gòu)，使用該模型通常用于反應(yīng)多晶聚集體整體的響應(yīng)，以及織構(gòu)演化分析。并且由于等應(yīng)變假設(shè)，Taylor模型通常相較于有限元方法，整體的應(yīng)力響應(yīng)會(huì)更高，織構(gòu)演化預(yù)測(cè)更加鋒銳。但計(jì)算成本顯著低于有限元離散。

顯式晶體塑性結(jié)果展示：應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)軋制織構(gòu)復(fù)現(xiàn)壓縮織構(gòu)復(fù)現(xiàn)拉伸織構(gòu)復(fù)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)

本案例采用該代碼，模擬相同參數(shù)情況下FEPX結(jié)果與<a href="/major/abaqus">abaqus結(jié)果的比較，以及一些多晶變形案例，織構(gòu)演化等。

顯式晶體塑性結(jié)果展示：應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)軋制織構(gòu)復(fù)現(xiàn)壓縮織構(gòu)復(fù)現(xiàn)拉伸織構(gòu)復(fù)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)

2）織構(gòu)演化特征：NiTi 相在軋制區(qū)形成以 Cube 織構(gòu) {001}<100> 為主的織構(gòu)組分（約 9 MRD），同時(shí)伴隨較弱的 γ-fiber、α-fiber 等；β-Nb 相的變形以 {110}<111> 與 {112}<111> 滑移體系主導(dǎo)，并呈現(xiàn) λ-fiber 等織構(gòu)特征。