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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(diǎn)坐標(biāo)文件，提供給neper軟件，即可生成梯度模型。

結(jié)合電子背散射衍射（EBSD）實(shí)驗(yàn)與耦合熱–力的多晶相場模擬，揭示電鍍 TXV-Cu 在退火過程中的晶粒演化行為及其對可靠性的影響;基于相場方法的退火晶粒演化模型，將溫度依賴的界面遷移率、界面能及熱膨脹效應(yīng)納入描述框架，從而在數(shù)值模擬中再現(xiàn) TXV-Cu 的微觀組織演變過程。

<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(gè)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(shí)現(xiàn)的。

圖4 不同溫度下各部位管材力學(xué)性能結(jié)束語⑴利用260MN、680MN壓機(jī)機(jī)組對TA2大口徑管材進(jìn)行熱擠壓，在TA2相轉(zhuǎn)變溫度以下，晶粒得到了明顯細(xì)化，在TA2相轉(zhuǎn)變溫度以上，晶粒雖然得到破碎，晶粒形貌發(fā)生了變化，但晶粒尺寸沒有明顯細(xì)化。⑵采用熱擠壓工藝生產(chǎn)的大口徑TA2管材頭部、中部、尾部力學(xué)性能具有較好的穩(wěn)定性和均勻性。

采用CAD二維圖形Voronoi劃分插件進(jìn)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(shí)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。

并分析其他可能的影響，或者使用類似的研究思路，使用更加物理的本構(gòu)模型如位錯(cuò)密度模型等進(jìn)行對比研究進(jìn)行簡單修改兩個(gè)模型實(shí)現(xiàn)類似的效果：為構(gòu)造典型梯度結(jié)構(gòu)，使用了隨機(jī)尺寸的結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)一模型效果：晶粒尺寸分布：不同晶粒的初始強(qiáng)度分布：不同晶粒的飽和強(qiáng)度分布：不同晶粒的變形過程累計(jì)剪切分布：不同晶粒的變形過程應(yīng)力分布：另一個(gè)模型效果一致

不同于簡單的 Taylor 模型（假設(shè)所有晶粒應(yīng)變相同）或 Sachs 模型（假設(shè)應(yīng)力相同），VPSC 將每個(gè)晶粒視為嵌入在“等效介質(zhì)”中的橢球夾雜。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)動引起的織構(gòu)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(xué)來說，VPSC是預(yù)測材料在復(fù)雜加工路徑下表現(xiàn)的有力工具。

GTN模型通過一個(gè)體積分?jǐn)?shù)函數(shù)（void volume fraction function）來描述孔隙率的變化。體積分?jǐn)?shù)函數(shù)與材料中的孔隙率之間存在線性關(guān)系，可以表示為：f = V_v / V_m其中，f為體積分?jǐn)?shù)函數(shù)，V_v為材料中的孔隙體積，V_m為材料的總體積。GTN模型假定材料中的孔隙對應(yīng)于一些虛擬的顆粒，這些顆粒與材料中的晶粒一樣具有一定的大小和形狀。

五大基礎(chǔ)案測試?yán)缦拢阂唬?D單相對數(shù)正態(tài)分布1000個(gè)晶粒模型（尺寸1*1）（0.1s）二：2D雙相對數(shù)正態(tài)分布500個(gè)晶粒模型（0.1s）（體積分?jǐn)?shù)0.2：0.8，晶粒個(gè)數(shù)450：50）自動生成對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)信息：點(diǎn)擊下載可以直接獲取所有相關(guān)的晶粒信息三：隨機(jī)的500個(gè)晶粒的3D單相模型（0.1s）四：隨機(jī)的1000個(gè)晶粒的3D雙相模型

作者發(fā)現(xiàn)模型可以非常準(zhǔn)確的預(yù)測晶粒尺寸效應(yīng)：我認(rèn)為這篇文章的價(jià)值不只是“提出了一個(gè)更復(fù)雜的模型”，而是提供了一種很清楚的建模思路：晶界強(qiáng)化不一定只能通過經(jīng)驗(yàn)晶粒尺寸項(xiàng)來描述，也可以從滑移傳遞、位錯(cuò)通量和局部障礙應(yīng)力出發(fā)，逐步把晶界的物理作用放進(jìn)晶體塑性框架中。

釩在調(diào)質(zhì)鋼中主要是提高鋼的強(qiáng)度和屈服比，細(xì)化晶粒，撿的過熱敏感性。在滲碳鋼中因能細(xì)化晶粒，可使鋼在滲碳后直接淬火，不需二次淬火。釩在彈簧鋼和軸承鋼中能提高強(qiáng)度和屈服比，特別是提高比例極限和彈性極限，降低熱處理時(shí)脫碳敏感性，從而提高了表面質(zhì)量。五鉻含釩的軸承鋼，碳化彌散度高，使用性能良好。

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(biāo)準(zhǔn)Voronoi而言，每個(gè)晶粒的生長速率是相同的，任意兩個(gè)晶粒的交界線為其形核點(diǎn)連線的垂直平分線，交界線為一條直線，如圖1.1所示。

且可分別設(shè)置內(nèi)部晶粒及表面晶粒的粒徑，同時(shí)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(dāng)晶界厚度設(shè)置為0時(shí)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)?em>模型進(jìn)行進(jìn)行截面剖切。

在合金中，尺寸為0.01～0.1μm的彌散相，抑制金屬再結(jié)晶和晶粒長大，從而細(xì)化晶粒強(qiáng)化合金性能。Zr或固溶于基體中，或在加入Zr后生成 Al3Zr、ZrN、ZrC等細(xì)小質(zhì)點(diǎn)彌散，條狀分布在鐵素體枝晶上，與基體共格釘扎位錯(cuò)，阻礙枝晶長大及晶界遷移，生成細(xì)化的枝晶和細(xì)晶粒。

圖3(a)所示為每個(gè)晶粒的晶界為一個(gè)整體，與其余晶粒的晶界互不干涉；而圖3(b)所示為每個(gè)晶粒的晶界被分為若干段，每一段可根據(jù)共享它的兩個(gè)晶粒取向差來確定特征。 圖3 (a)各晶粒的晶界為整體Set; (b)各晶粒的晶界為單獨(dú)Set. 通過設(shè)置neper中晶粒的尺寸比例，可以生成軋制態(tài)組織模型，并且基于本文的方法，建立對應(yīng)的晶界模型，如圖4所示。

文章doi：10.1016/j.actamat.2018.01.024 推薦理由：作者通過考慮晶界效應(yīng)（晶界處的高位錯(cuò)儲存），對傳統(tǒng)的KM位錯(cuò)密度模型進(jìn)行擴(kuò)展。用于分析FCC結(jié)構(gòu)的晶粒尺寸效應(yīng)，并以Cu為例進(jìn)行分析，其研究表明，晶粒內(nèi)部的初始位錯(cuò)密度在晶粒尺寸效應(yīng)中起主導(dǎo)作用，同時(shí)對于較大的初始位錯(cuò)密度和晶粒尺寸大于40um的結(jié)構(gòu)，流動應(yīng)力與晶粒尺寸的平方根反比定律被打破。

多尺度模型子程序考慮微觀晶粒與宏觀單元的相互作用：1) 宏觀單元由多個(gè)晶粒組成，每個(gè)晶粒的相變行為獨(dú)立計(jì)算；2) 單元整體響應(yīng)為各晶粒響應(yīng)的加權(quán)平均，可模擬晶粒取向?qū)暧^行為的影響（如案例中 Element 1 及其不同晶粒的應(yīng)變差異）。3、 案例介紹和結(jié)果對比1.

這里展示模擬的案例的效果，初始模型尺寸0.1*0.03mm的二維模型，并沿著RD方向壓縮40%.vs.20%（remesh）+20%使用簡單的唯象模型測試初始模型如下圖所示：壓縮20%后應(yīng)力分布如下：累計(jì)剪切滑移如下：晶粒旋轉(zhuǎn)角度：在20%變形后進(jìn)入網(wǎng)格重劃分，重劃分后的變量傳遞：累計(jì)剪切滑移分布如下：晶粒旋轉(zhuǎn)角度如下圖：