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材料晶體塑性理論與細觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機制以及晶體材料優(yōu)化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導入到Abaqus CAE內，完成晶體材料的有限元建模。

8.0版本介紹：晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V8.09.0相比于8.0增添三項功能如下：1.

圖1.8 二維圓形邊界加權晶體模塊1.4 二維梯度晶體模塊 該模塊可用于生成二維梯度Voronoi晶體模塊，其用戶界面如下： 圖1.9 二維梯度晶體模塊1.4 周期性晶體模塊 該模塊可用于生成二維周期Voronoi晶體模型，其用戶界面如下：

柱狀晶體模型采用CAD Voronoi V2.1插件建模，首先建立二維Voronoi模型，并在CAD內通過拉伸命令形成三維柱狀晶體。 等軸晶模型采用CAD Voronoi 3D插件直接生成。

1 上一版本完整功能介紹：Voronoi晶體插件-6.0版本[新功能介紹]晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V6.02 新增功能模塊 7.0版本新增功能模塊包括：柱狀晶體模塊和分層晶體模塊。

2.1.6 柱狀晶體模塊該模塊可用于生成二維柱狀Voronoi晶體模型，其用戶界面如下：圖2.11 二維柱狀晶體模塊2.1.7 分層晶體模塊該模塊可用于生成二維多層Voronoi晶體模型，可分別控制每一層晶體的大小和厚度，其用戶界面如下：圖2.12 二維分層晶體模塊2.1.8 核殼晶體模塊該模塊可用于生成二維核殼Voronoi晶體模型，包括圓形和多邊形核殼晶體模塊

可用于Abaqus晶體塑性有限元、非均質晶格、多晶體、三維Voronoi等模型構建及研究。 模型說明 插件采用離散(背景網格)Voronoi模型生成，對單元（Element）進行集（Set）劃分，實現(xiàn)二維及三維Voronoi晶格。

晶體結構模型可采用CAD Voronoi插件進行建模后導入Workbench內，首先采用插件在AutoCAD內建立模型的二維草圖。 在CAD內采用拉伸命令將晶格及晶界分別建立三維模型。 將模型導出為iges格式文件后，即可導入到ANSYS內。

劃分后的晶粒結構應導出為IGES格式文件，并以部件形式導入ABAQUS，進而構建裝配體。 針對模型中的Voronoi晶粒，可賦予差異化的材料屬性。 隨后可進行網格劃分，設置邊界條件，并執(zhí)行晶體結構的有限元仿真分析。

插件啟動方式 首先啟動Abaqus界面，單擊菜單欄AbqVoronoi，點擊子菜單中的選項可啟動不同的晶體模型生成模塊，包括：Voronoi2D模塊(生成二維Voronoi模型)、Voronoi3D模塊(生成三維Voronoi模型)、VoronoiEG模塊(生成網格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他輔助工具)，如圖所示： 圖1.1 啟動三維多晶模型生成插件

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構生成大小均勻，且可避免存在三角形晶體及角度過小的情況。模型對晶格及邊界分別定義不同的材料參數(shù)，以實現(xiàn)開裂模式上的差異。

插件啟動方式 首先啟動Abaqus界面，單擊菜單欄AbqVoronoi，點擊子菜單中的選項可啟動不同的晶體模型生成模塊，包括：Voronoi2D模塊(生成二維Voronoi模型)、Voronoi3D模塊(生成三維Voronoi模型)、VoronoiEG模塊(生成網格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他輔助工具)，如圖所示： 圖1.1 啟動三維多晶模型生成插件

二維非等速生長晶體模型模塊(1) 矩形邊界二維晶體模型用于生成二維矩形邊界非等速生長Voronoi晶體模型，具體參數(shù)輸入如下：圖2.1 矩形邊界非等速生長晶體模型模塊(2) 圓形邊界二維晶體模型用于生成二維圓形邊界非等速生長Voronoi晶體模型，具體參數(shù)輸入如下：圖2.2圓形邊界非等速生長晶體模型模塊3.

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)設置為最大的晶粒尺寸，晶粒類型選取梯度適應，邊界模式勾選自動尺寸。 在Abaqus內建立對應尺寸的二維部件，部件內部的孔可以建立為圓形。

插件啟動方式 首先啟動Abaqus界面，單擊菜單欄AbqVoronoi，點擊子菜單中的選項可啟動不同的晶體模型生成模塊，包括：Voronoi2D模塊(生成二維Voronoi模型)、Voronoi3D模塊(生成三維Voronoi模型)、VoronoiEG模塊(生成網格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他輔助工具)，如圖所示： 圖1.1 啟動三維多晶模型生成插件

V7.0版本介紹： 一個好用的Abaqus晶體塑性模型生成插件-Voronoi模型 https://zhuanlan.zhihu.com/p/611427546 2.

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)設置為模型中最大的晶粒尺寸，晶界厚度根據實際情況設置，晶粒類型選取梯度適應，邊界模式開啟自動尺寸。 將建立好的梯度Voronoi模型導入到COMSOL內，需注意晶粒及晶界應分兩次導入，導入后建立聯(lián)合體。

(2) 圓形邊界二維晶體模型用于生成二維圓形邊界非等速生長Voronoi晶體模型，具體參數(shù)輸入如下：圖2.2圓形邊界非等速生長晶體模型模塊 三維非等速生長晶體模型模塊 (1) 長方體邊界三維晶體模型用于生成長方體邊界非等速生長Voronoi晶體模型，具體參數(shù)輸入如下：圖3.1 矩形邊界非等速生長晶體模型模塊 (2)