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本文章包括以下八個部分：1) FCC晶格材料的變形模擬-單晶體2) FCC晶格材料的變形模擬-多晶體3) BCC晶格材料的變形模擬-單晶體4) BCC晶格材料的變形模擬-多晶體5) HCP晶格材料的變形模擬-單晶體6) HCP晶格材料的變形模擬-多晶體7) 多相材料的變形模擬8) 參考資料1.

本次模擬采用LJ約化單位，初始晶體模型為六方最密堆積結(jié)構(gòu)，晶格參數(shù)為0.7，沿x（100）方向為20倍晶格長度，y方向（010）為20倍晶格長度。此次模型為2維模型，x為流動方向，因此設(shè)置為周期性邊界。y方向采用收縮邊界，以模擬平板移動。采用OVTIO進(jìn)行模型可視化處理。在模擬流動前先設(shè)置流動區(qū)域和平板區(qū)域。

通過對 SnCu 0.001Se 中缺陷形成能和價帶結(jié)構(gòu)的理論模擬揭示了多種 Cu的作用。 圖3A和B說明了在富錫和富硒條件下計算出的與銅相關(guān)缺陷的缺陷形成能。Cu無論是填補(bǔ)Sn空位還是替代Sn，都是占據(jù)晶格中的Sn位點（Cu Sn）。確定了Cu原子從SnSe的范德瓦爾斯間隙處的初始間隙位置漂移到鄰近的穩(wěn)定Sn空位所需的擴(kuò)散能壘（圖3C）。

注意，插件僅可對已劃分網(wǎng)格的部件使用，并未指定材料屬性、分析步、相互作用、載荷等，此部分內(nèi)容需要用戶根據(jù)模擬內(nèi)容自行設(shè)置。 參數(shù)說明 Model、Part：選擇需要進(jìn)行晶格劃分的模型及部件，部件需首先進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 Cells num：生成的晶格數(shù)量。

LJ體系的熱導(dǎo)率模擬 1.1.問題描述 1.2模型說明 具體模型如圖1.1所示。本次模擬采用LJ約化單位，晶體為面心立方結(jié)構(gòu)，晶格參數(shù)為0.6，沿x（100）、y（010）方向為10倍晶格長度，z（001）方向為20倍晶格長度。采用compute chunk/atom將模型沿著z方向分成20塊，設(shè)置底端0-1倍晶格長度為熱端，中間10-11為冷端。

將這兩個區(qū)域合并，形成一個完整的模擬區(qū)域。隨后，分別使用面心立方（FCC）晶格填充Al和Cu區(qū)域，其中Al的晶格常數(shù)為4.05 ?，Cu的晶格常數(shù)為3.61 ?。 圖2 CuAl合金直接彎曲的原子軌跡圖 圖3 CuAl合金三點彎曲的原子軌跡圖圖2和圖3分別展示了CuAl合金在直接彎曲和三點彎曲兩種方式下的原子軌跡圖。

通過ANSYS Workbench進(jìn)行三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型的有限元模擬是對晶體結(jié)構(gòu)分析的有效方式。如建立的晶格及晶界模型，研究沿晶斷裂現(xiàn)象。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進(jìn)行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2018文件） Voronoi V2.3 三區(qū)域樣圖.rar

多晶體模型采用三維Voronoi算法生成，試件尺寸為150×150×300mm棱柱模型，對晶格指定五種不同材料，實現(xiàn)晶格間的差異性。對試件進(jìn)行力學(xué)模擬，下側(cè)為固定邊界，限制z方向的位移，上表面通過給定位移的方式實現(xiàn)軸壓模擬。 不同晶格的楊氏模量如下圖所示。計算所得的應(yīng)力及位移云圖。

同時可發(fā)現(xiàn)較大的晶格邊界應(yīng)力，這將導(dǎo)致晶格間的劈裂。 同時進(jìn)行同取向晶體單一材料模擬對比分析，應(yīng)力圖如下： 同材料Voronoi晶體的軸壓試驗中，不同晶格之間的應(yīng)力無明顯差異性，無晶格取向的晶體力學(xué)性能更趨向于各項同性材料，因此多晶結(jié)構(gòu)的差異主要在于晶體取向的不同。

樣圖實例 可下載插件生成的模型樣圖，并進(jìn)行其他軟件的導(dǎo)入測試及模擬。（CAD2010文件） CAD Voronoi 多圖層樣圖.rar

在幾何模型方面對準(zhǔn)確模擬梯度組織結(jié)構(gòu)提供了支持。</p><p>下面是采用兩款不同的插件進(jìn)行的模型對比分析。同樣生成尺寸為100×100×100的立方體試件，單元數(shù)量均為一百萬個，生成138個Voronoi晶格，當(dāng)前款插件用時1分28秒，舊款插件用時5分42秒。本插件在模型生成速度上具有顯著提升。

而提取的主要依據(jù)就是晶格畸變參數(shù)，位錯的位置就是晶體晶格畸變參數(shù)明顯的原子組的定位，在lammps模擬過程中，我們添加了晶格畸變參數(shù)的計算，以便對數(shù)據(jù)文本的處理。提取后的效果是比較明顯的，模型中最后只留下了產(chǎn)生位錯的原子組合。 位錯提取前（左）與提取后（右） 模擬結(jié)果 由于合金含量不同，單一位錯開動的是不一樣的。

（在原位SEM觀察中，滑移帶的強(qiáng)度用于評估局部變形的程度，在模擬中，累積塑性滑移用于評估塑性變形場）??哦?于評估局部塑性變形場）孔隙周圍的晶格旋轉(zhuǎn)和滑移系統(tǒng)激活的異質(zhì)性晶格旋轉(zhuǎn)角度的計算：作者分析得到的結(jié)論是孔的加入在單晶樣品中引起多軸應(yīng)力條件，有利于塑性變形并促進(jìn)孔周圍的各向異性塑性變形

在ANSYS Workbench內(nèi)建立包含晶格及晶格邊界在內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)模型，可用于模擬多種物理現(xiàn)象及材料行為。晶格模型適用于研究微觀尺度下的材料性質(zhì)，以及它們?nèi)绾斡绊懞暧^性能，如進(jìn)行金屬晶體結(jié)構(gòu)建模及斷裂的模擬等。

湖南大學(xué)的Qihong Fang等人將原子模擬、離散位錯動力學(xué)和晶體塑性有限元方法結(jié)合起來，建立了一個新的框架，研究MPEAs的應(yīng)變硬化行為，實現(xiàn)了包括納米尺度晶格畸變和微尺度位錯硬化在內(nèi)的復(fù)雜跨尺度因素對塑性變形的影響，作者結(jié)合MD、DDD、CPFE模擬方法和隨機(jī)場理論(圖1)，提出了一種可捕捉MPEAs中嚴(yán)重晶格畸變的分層多尺度方法來建模MPEAs，該方法連接了三個長度尺度(納米尺度、微觀尺度和中尺度

CAD Voronoi3D也可導(dǎo)入其他有限元軟件如Comsol、Ansys、Abaqus內(nèi)進(jìn)行三維Voronoi模型的構(gòu)建，利用3D泰森多邊形進(jìn)行有限元分析模擬。 模型樣圖 三維Voronoi圖，含有無晶格兩種模型，及.dwg(CAD2018格式)、.sat、.iges三種數(shù)據(jù)格式。

選取面心立方（FCC）結(jié)構(gòu)的Cu作為研究對象，其晶格參數(shù)來源于標(biāo)準(zhǔn)的晶體學(xué)數(shù)據(jù)庫，典型的Cu晶格參數(shù)為a=b=c=3.615?，α=β=γ=90°，形成高度對稱的立方晶胞結(jié)構(gòu)。為了模擬實際材料中的加載情況，首先需要構(gòu)建一個足夠大的Cu單晶模型，確保模擬結(jié)果能夠反映材料的宏觀行為而不受模型尺寸的限制。

（譬如荒野大鏢客）a) 常壓優(yōu)化INCAR 與 晶格常數(shù)晶格常數(shù)：3.165（a、b），5.106（c）b) 190Gpa INCAR 與 晶格常數(shù)。晶格常數(shù)：3.165（a、b），5.106（c）我專門上vasp論壇看過，靜水壓的單位KB = 0.1Gpa。

三．模擬計算: 1. 力學(xué)性質(zhì)：彈性模數(shù)，彈性常數(shù)，流體力學(xué)計算等 2. 幾何性質(zhì)：結(jié)構(gòu)參數(shù)（鍵長、鍵角、晶格參數(shù)、原子位置），穩(wěn)定構(gòu)型等 3. 光學(xué)性質(zhì)：介電常數(shù)，吸收曲線，折射率，F(xiàn)DTD模擬等 4. 表面性質(zhì)：表面吸附能，表面能量，表面重構(gòu)、缺陷等結(jié)構(gòu)，STM模擬，反應(yīng)機(jī)理等 5.