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作者：辭殤關鍵詞：VPSC；鈦合金；拉伸壓縮；織構演變粘塑性自恰（VPSC）模型，區別與宏觀本構模型，VPSC模型不僅能夠模擬變形過程中材料宏觀力學性能的演化過程，還可以同時模擬材料內部由于變形引起的織構演化過程，實現宏觀與細觀結合，從而使我們更加深刻地理解材料的變形過程。

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

? 基于vpsc7.0的FCC不同工況下織構演變模擬 案例實操 1，建立包含1000個晶粒隨機取向的初始晶粒 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，平面應變變形（100%） 4，后處理，織構演化 材料的初始織構 材料的應力應變曲線 拉伸100%后的取向分布 壓縮100%

織構的類型主要取決于金屬的本質及加工方式等，其中有軋制織構、拉拔織構等。軋制織構是在軋制形變時出現的織構，它的特點是各個晶粒的某一晶面{hkl}平行于軋制面，某一方向<uvw>平行于軋制方向，這樣的軋制織構通常表示為{hkl}<uvw>。

本案例采用該代碼，研究FCC，BCC兩種結構在單向拉伸，壓縮，平面應變壓縮等75%的變形量下織構的演變（需要注意的是，這個代碼的輸出使用的Kocks輸出表示取向，為了使用方便，已經在程序中修改bunge標號，可用MTEX直接繪制極圖）使用包含500個隨機取向的單元預測取向演化初始隨機取向一：FCC織構演化單向壓縮75%的取向分布單向拉伸75%的取向分布平面應變壓縮

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

連續體力學邊值問題的求解需要連接每個材料點的變形和應力的本構響應,該問題在 DAMASK 中基于晶體可塑性使用各種本構模型和均質化方法能夠被有效解決。除此之外，孤立地處理力學已不足以研究新興的先進高強度材料，在這些材料中，變形的發生與位移相變、顯著加熱和潛在的損傷演變相關，DAMASK 能夠有效處理多物理問題。

它巧妙地平衡了晶粒間的應力與應變分配，既考慮了晶粒形貌的影響，也能精確捕捉由于晶體轉動引起的織構演變。對于從事鋁合金、鎂合金等具有顯著各向異性材料研究的同學來說，VPSC是預測材料在復雜加工路徑下表現的有力工具。然而，原生的 VPSC 通常是針對均勻變形設計的，面對實際工程中復雜的幾何邊界和非均勻變形（如軋制、沖壓），它需要一個更強大的載體。

連續體力學邊值問題的求解需要連接每個材料點的變形和應力的本構響應,該問題在 DAMASK 中基于晶體可塑性使用各種本構模型和均質化方法能夠被有效解決。除此之外，孤立地處理力學已不足以研究新興的先進高強度材料，在這些材料中，變形的發生與位移相變、顯著加熱和潛在的損傷演變相關，DAMASK 能夠有效處理多物理問題。

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）計算了面心立方（fcc）、體心立方（bcc）金屬材料變形過程，實現了織構演變的模擬，應力預測等。本文將介紹VPSC模擬FCC金屬等通道轉角擠壓(ECAE)工藝。

因此，它預測了與塑性成形相關的硬化和織構的演變。模擬程序可應用于金屬、金屬間化合物和地質聚集體的變形。

矩陣中晶格取向和孿晶區中晶格取向之間的變換矩陣T可以定義為數值案例及實驗對比：樣品初始取向：沿著RD方向壓縮實驗結果：作者的有限元邊界條件設置以及模擬結果模擬的變形后取向變形過程中各個系統的相對活躍情況孿晶演化情況模擬結果表明，單軸加載下的織構演變、孿晶體積分數和宏觀性能與加載f方向密切相關。

量rαc是位錯湮滅的位錯捕獲半徑，并隨溫度和變形速率的變化（Kocks，1976），通常使用考慮統計位錯密度的本構模型，即從一個材料點的加載歷史可以充分描述本構行為。對于多晶體的應力-應變曲線和織構預測，溫度效應，局部位錯模型已被證明是強大和有效的。

拉壓非對稱與織構演化方面超彈性與亞彈性保持一致：初始極圖：RD拉伸20%：RD壓縮20%：應力應變曲線模擬的結果建議，使用PTR方案，超彈性建議使用PK2應力和當前強度為迭代變量，并使用雙重迭代方案，亞彈性建議使用柯西應力為迭代變量，兩者在模擬過程中，計算效率相差較小，無論是局部晶粒的應力應變響應，整體的流動應力，以及變形后的織構結果幾乎保持一致

量rαc是位錯湮滅的位錯捕獲半徑，并隨溫度和變形速率的變化（Kocks，1976），通常使用考慮統計位錯密度的本構模型，即從一個材料點的加載歷史可以充分描述本構行為。對于多晶體的應力-應變曲線和織構預測，溫度效應，局部位錯模型已被證明是強大和有效的。

其他微觀結構因素（晶粒尺寸分布的寬度、織構）在尺寸效應的大小中起著次要作用。基于作者的思路，可以對之前提到的位錯密度模型進行簡單修改，即可得到作者使用的模型，即考慮晶界效應的位錯密度本構模型。與前述案例一致這里展示一下簡單的實現效果。

文章doi：10.1016/j.mechmat.2021.103830推薦理由：文章采用晶體塑性有限元模擬，揭示了NiTi形狀記憶合金（SMA）在400℃罐裝壓縮下的塑性變形機制，將統計存儲位錯（SSD）和幾何必要位錯（GND）密度納入應變梯度的晶體塑性本構模型。在CPFE模擬的基礎上，獲得了織構演化、應力應變場、SSD和GND密度。

由于必須檢查過量孔隙壓力的演變，因此輸出數據進行后處理（ETABLE，SADD）。 結果和討論 在下圖中，（a）顯示了粘土層頂面（路堤層下方）點1的沉降。正如預期的那樣，感興趣點的位移隨著時間逐漸增加，然后在大約第200天達到穩定狀態。 圖（b）還顯示了點2（路堤中心下方粘土層中部）超孔隙壓力的時程演變。過量孔隙壓力在路堤層施工期間增加，并在路堤施工結束后逐漸消散。

這導致熔池內部及相鄰層、道之間形成獨特的微觀結構，包括精細的枝晶結構、晶粒尺寸、晶粒取向（織構）以及由微觀偏析引起的潛在析出相。這些凝固組織特征直接決定了制件最終的力學性能（如強度、韌性）和物理性能。因此，精準預測和控制凝固組織演變對于增材制造的工業化應用至關重要。</p><p>有限元-元胞自動機（CAFE）法是一種強大的跨尺度模擬方法，為研究增材制造凝固組織形成提供了有力工具。

二維工具堆鍛造模擬一種全新的 2.5D 方法已被開發用于流動成型和旋壓工藝，可以更快地得出結果（等效應變、力和應力）。提高溫度演變的準確性對熱處理工藝進行了許多改進。在熱和熱機械模擬期間，用戶將能夠考慮不同對象（例如零件、模具、爐壁等）之間的輻射（圖 8）。由于這一發展，溫度演變將在加熱、冷卻和制造過程中得到準確預測。