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晶體塑性有限元仿真入門(mén)(5)—?dú)W拉角與晶體取向.pdf晶體塑性有限元仿真入門(mén)(5)—?dú)W拉角與晶體取向 備注：網(wǎng)頁(yè)排版有亂碼，建議下載附件pdf查看晶體取向是材料學(xué)科中的重要分支，當(dāng)晶粒發(fā)生擇優(yōu)取向時(shí)，則導(dǎo)致材料性能（力學(xué)，物理和化學(xué)性能）的各向異性。

在晶體塑性有限元中，首先在Abaqus中建立了單軸拉伸有限元模型如圖1所示，材料被建模為包含大量晶粒的集合體如圖2所示，每個(gè)晶粒都有其特定的晶體取向，并且每個(gè)晶粒的變形過(guò)程均考慮了滑移和孿晶的變形機(jī)制。

而研究微細(xì)觀尺度的變形不均勻性是新材料開(kāi)發(fā)及優(yōu)選的重要準(zhǔn)則，晶體塑性有限元方法將晶體塑性理論和有限元軟件進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)娜诤希蔀檠芯考?xì)觀層次塑性變形行為的強(qiáng)有力工具。

在細(xì)觀尺度上，晶體塑性有限元(CPFE)方法可以考慮相變、位錯(cuò)滑移和變形孿生等多種細(xì)觀變形機(jī)制，在描述基于微觀結(jié)構(gòu)演化的材料塑性行為方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。而晶體塑性本構(gòu)模型的參數(shù)通常是通過(guò)擬合宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的，但是其缺乏亞微米變形機(jī)理，所以擬合參數(shù)可能不是唯一的，從而降低了CPFE模擬的預(yù)測(cè)精度。

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。

γ-TiAl多晶體壓縮變形機(jī)制的晶體塑性有限元研究純鈦單道次ECAP變形織構(gòu)演化的細(xì)觀有限元模擬純鈦晶體塑性力學(xué)性能研究純鈦塑性變形行為的晶體塑性有限元模擬純鈦壓縮變形下的晶體塑性有限元分析考慮滑移與孿晶的鎂塑性本構(gòu)研究鈦合金雙態(tài)組織高溫拉伸行為的晶體塑性有限元研究

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(xiàng)功能如下：1.

晶體塑性有限元仿真入門(mén)(4)--織構(gòu)演變文獻(xiàn)復(fù)現(xiàn)晶體塑性有限元初學(xué)者較為熟知的工具有Huang's UMAT，EVOCD以及DAMASK平臺(tái)，這篇文章介紹如何使用開(kāi)源子程序Huang's UMAT對(duì)文獻(xiàn)Polycrystalline Plasticity and the Evolution of Crystallographic Texture in FCC Metals的織構(gòu)演變工作進(jìn)行復(fù)現(xiàn)

Damask2.0.3版本是最后一個(gè)和Abaqus有接口的版本，在Damask2.0.3的官網(wǎng)中已經(jīng)進(jìn)行了聲明，目前最新的版本已經(jīng)不支持和Abaqus聯(lián)合使用。但是Damask和abaqus聯(lián)合使用仍然是學(xué)習(xí)晶體塑性有限元方法不錯(cuò)的工具。我曾使用過(guò)Abaqus聯(lián)合damask平臺(tái)，這里我對(duì)使用過(guò)程中個(gè)人的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，希望各位讀者在研究過(guò)程中少一些技術(shù)上的障礙。

晶體塑性有限元仿真入門(mén)(3)--開(kāi)源代碼平臺(tái)EVOCD晶體塑性有限元初學(xué)者較為熟知的兩個(gè)工具Huang's UMAT以及DAMASK平臺(tái)，這篇文章介紹另外一個(gè)晶體塑性有限元方法(CPFEM)的開(kāi)源代碼平臺(tái)EVOCD，講解如何使用這些開(kāi)源代碼進(jìn)行材料的塑性變形模擬以及模擬變形過(guò)程中晶體取向的變化(織構(gòu))。圖1 EVOCD的CPFEM流程圖(E.B.

因此計(jì)算收斂于精確解（隱式：基于t+Δt時(shí)刻確定t+Δt時(shí)刻的狀態(tài)變量），而顯式方法中的有限元方程使用的通常是歐拉向前方法，并且在這種形式下，它們可以直接求解，以在增量結(jié)束時(shí)確定解，當(dāng)增量步小于穩(wěn)定時(shí)間增量時(shí)，總是可以保證計(jì)算的進(jìn)行，但結(jié)果不一定收斂于精確解，（顯式：基于t時(shí)刻確定t+Δt時(shí)刻的狀態(tài)變量）因此準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題使用隱式往往更加高效，而涉及到接觸則使用顯式可以保證計(jì)算穩(wěn)定由于晶體塑性模型考慮了介觀尺度的塑性變形的真實(shí)物理過(guò)程

文章還給出幾個(gè)有價(jià)值的結(jié)論。第一，溫度相關(guān)硬化參數(shù)可以較好預(yù)測(cè) AA5754 在溫成形范圍內(nèi)的變形行為。第二，溫度對(duì)織構(gòu)演化的影響并不顯著，因此在未發(fā)生明顯動(dòng)態(tài)回復(fù)或再結(jié)晶之前，室溫織構(gòu)演化規(guī)律可近似用于高溫模擬。第三，熱軟化函數(shù)中指數(shù)參數(shù)取 4 時(shí)，能夠較好描述 AA5754 的溫度軟化行為。第四，溫度相關(guān)彈性常數(shù)雖然在大塑性應(yīng)變階段影響有限，但會(huì)明顯影響彈性加載、初始屈服和回彈相關(guān)問(wèn)題。