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? 基于Prisms晶體塑性軟件FCC材料拉伸壓縮軋制的織構(gòu)演化 案例實操 1，基于dream3d管道生成長寬高為32*32*32的多晶模型，共包含322個晶粒 2，對于fcc，bcc材料分別施加工程應(yīng)變?yōu)?0%的拉伸和壓縮載荷 3，得到材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線和變形后的取向分布情況 材料的初始取向分布 初始的晶體幾何模型 拉伸變形后材料的等效應(yīng)力分情況

然而，為了準確地說明體積全像的特性，除了考慮繞射光線的傳播方向外，還必須考慮繞射效率、材料收縮或折射率變化等因素。考慮繞射效率使用戶能夠進行圖像模擬和綜合優(yōu)化等高級分析。表面反射光柵與體積全像光柵的比較在介紹這個模型之前，我們先簡單解釋一下表面反射光柵（SRG）和體積全像光柵（VHG）的區(qū)別。

為了應(yīng)用該模型準確模擬材料的宏觀力學(xué)響應(yīng)，必須確定該模型相關(guān)材料參數(shù)。作者結(jié)合fcc晶體材料滑移系和孿生系的晶體學(xué)特征，根據(jù)前人對Cu的研究結(jié)果，最終得出晶體塑性模型Cu單晶材料參數(shù)。建立如圖1所示的Cu單晶CPFE模型。

在FCC晶體中，有12種滑移系統(tǒng)可能在塑性變形過程中被激活 通常，樣品的晶體學(xué)和應(yīng)力狀態(tài)是決定滑移系統(tǒng)是否活躍的主要因素。試驗過程中試樣所經(jīng)歷的塑性來自于激活滑移系統(tǒng)的貢獻。臨界分辨剪切應(yīng)力是確定晶體滑移開始的標準，而FCC金屬材料塑性變形主要由位錯滑移貢獻。以位錯為內(nèi)變量的本構(gòu)方程可以對多晶材料的塑性變形做出更加物理的描述和預(yù)測，并與微尺度的實驗進行對比分析。

基于密西西比州立大學(xué)晶體塑性模型預(yù)測不同變形下織構(gòu)演化官方使用原始案例案例一，單向壓縮75%（FCC）加載條件織構(gòu)演化結(jié)果1， 案例二，單向拉伸75%（FCC）加載條件織構(gòu)演化結(jié)果密西西比州立大學(xué)晶體塑性有限元代碼和黃永剛院士的程序一樣，均是開源代碼，可免費獲得，并且同時可以考慮FCC，BCC，HCP的滑移和孿晶變形，有著廣泛的應(yīng)用，目前該代碼已經(jīng)集成到

基于該模型思想，后續(xù)可以設(shè)計一個數(shù)值案例：建立 FCC 多晶 RVE，在不同溫度下進行單軸拉伸或模擬，對比等溫條件、外部溫度場條件以及考慮熱軟化后的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)。同時輸出滑移活動、局部應(yīng)變集中、溫度相關(guān)硬化參數(shù)和織構(gòu)演化結(jié)果，用于展示 TEV 晶體塑性模型在高溫成形模擬中的優(yōu)勢。

?基于dream3d的prisms軟件的簡單案例 案例實操fcc的簡單拉伸模擬 1，使用dream3d軟件生成幾何文件grainID.txt和材料取向文件orientation.txt 2，導(dǎo)入虛擬機中與prisms軟件做計算 3，設(shè)置簡單拉伸的邊界條件Z0固定三個方向的自由度，Z1面施加5的工程應(yīng)變 4，結(jié)果與后處理 基于dream幾何模型建立

在FCC晶體中，有12種滑移系統(tǒng)可能在塑性變形過程中被激活 通常，樣品的晶體學(xué)和應(yīng)力狀態(tài)是決定滑移系統(tǒng)是否活躍的主要因素。試驗過程中試樣所經(jīng)歷的塑性來自于激活滑移系統(tǒng)的貢獻。臨界分辨剪切應(yīng)力是確定晶體滑移開始的標準，而FCC金屬材料塑性變形主要由位錯滑移貢獻。以位錯為內(nèi)變量的本構(gòu)方程可以對多晶材料的塑性變形做出更加物理的描述和預(yù)測，并與微尺度的實驗進行對比分析。

γ-TiAl多晶體壓縮變形機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

一 軟件介紹DAMASK 是一個統(tǒng)一的多物理晶體塑性模擬包。連續(xù)體力學(xué)邊值問題的求解需要連接每個材料點的變形和應(yīng)力的本構(gòu)響應(yīng),該問題在 DAMASK 中基于晶體可塑性使用各種本構(gòu)模型和均質(zhì)化方法能夠被有效解決。除此之外，孤立地處理力學(xué)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(fā)生與位移相變、顯著加熱和潛在的損傷演變相關(guān)，DAMASK 能夠有效處理多物理問題。

VPSC 是為應(yīng)用于低對稱材料（六邊形、三角形、正交、三角形）而開發(fā)的，盡管它在立方材料上也表現(xiàn)良好。VPSC 說明了單晶和聚集體的特性和響應(yīng)的完全各向異性。它模擬了骨料在外部應(yīng)變和應(yīng)力作用下的塑性變形。VPSC 基于滑移和孿晶的物理剪切機制，并考慮了晶粒相互作用效應(yīng)。除了提供宏觀應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)外，它還解釋了單個晶粒的硬化、重新定向和形狀變化。

晶體塑性有限元在材料科學(xué)和工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，特別是在金屬加工、航空航天、汽車制造和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。通過這種技術(shù)，研究人員和工程師可以更好地理解材料的力學(xué)行為，從而開發(fā)出更輕、更強、更耐用的材料和產(chǎn)品。此外，晶體塑性有限元仿真還能夠考慮材料的微觀結(jié)構(gòu)特征，如晶粒取向、晶界、相分布以及滑移系統(tǒng)的活動，從而能夠預(yù)測材料在細觀尺度上的織構(gòu)演化。

這篇文章對我們的啟發(fā)在于：晶體塑性并不只能用于單晶拉伸、RVE 或微觀變形分析，也可以嵌入顯式動力學(xué)框架，用于研究真實工程結(jié)構(gòu)中的局部變形、吸能和織構(gòu)演化。對于高溫合金、鋁合金薄壁件、微尺度構(gòu)件等問題，如果材料存在明顯織構(gòu)或晶粒尺度效應(yīng)，將晶體塑性與結(jié)構(gòu)有限元耦合，能夠提供比傳統(tǒng)本構(gòu)更豐富的物理信息。

Simulation of polycrystal deformation with grain and grain boundary effects這篇文章最有意思的地方在于：作者并不是簡單把晶界當(dāng)作一層“硬殼”，而是嘗試從位錯運動、晶界阻礙和滑移傳遞的角度，重新建立晶界強化的物理圖像。作者提出的是一個“兩尺度模型”。第一層是我們熟悉的晶粒尺度模擬，也就是基于有限元的晶體塑性計算。

? 基于atex軟件實現(xiàn)FCC，BCC，HCP織構(gòu)演化預(yù)測 案例實操 1，生成包含500個晶粒的多晶模型。

一 軟件介紹DAMASK 是一個統(tǒng)一的多物理晶體塑性模擬包。連續(xù)體力學(xué)邊值問題的求解需要連接每個材料點的變形和應(yīng)力的本構(gòu)響應(yīng),該問題在 DAMASK 中基于晶體可塑性使用各種本構(gòu)模型和均質(zhì)化方法能夠被有效解決。除此之外，孤立地處理力學(xué)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(fā)生與位移相變、顯著加熱和潛在的損傷演變相關(guān)，DAMASK 能夠有效處理多物理問題。

密度是質(zhì)量與體積的比值，在碰撞仿真和NVH分析中尤為重要——不同單位制模型中，密度參數(shù)容易出現(xiàn)數(shù)量級錯誤，導(dǎo)致分析結(jié)果嚴重失真。屈服強度是材料從彈性變形進入塑性變形的臨界點。拉伸過程中，材料在屈服點之前僅產(chǎn)生彈性變形；過了屈服點則進入塑性階段，產(chǎn)生永久不可恢復(fù)的變形。

通過位錯密度的演化來表現(xiàn)材料的硬化，即：對于大多數(shù)（FCC）金屬，材料的剪切流動應(yīng)力與拉伸流動應(yīng)力比值為1：3.06。總位錯密度分為兩類（幾何必須位錯密度和統(tǒng)計位錯密度）：應(yīng)變梯度與幾何必須位錯密度之間存在線性關(guān)系，其斜率為burger矢量的大小。

如下圖所示原位的EBSD拉伸實驗結(jié)果示意圖作者數(shù)值研究使用的本構(gòu)模型流動方程（熱激活）：硬化模型（位錯理論）：其中SSD的演化為：gnd的計算：基于L2范數(shù)最小化計算得到唯一解材料參數(shù)為：數(shù)值模型與實驗結(jié)果為：研究得到的結(jié)論為：（1）晶界遷移顯著緩解了孔隙周圍的應(yīng)力集中

(2)位錯密度模型（SCCE-D）：二，研究FCC-Cu和BCC-Fe兩種材料，基于特定方向擬合兩組本構(gòu)方程得到最適合的材料參數(shù)，并應(yīng)用于不同取向單晶變形行為預(yù)測,發(fā)現(xiàn)基于位錯密度的模型預(yù)測結(jié)果更接近于實驗結(jié)果擬合圖（Cu）：預(yù)測圖：擬合圖（Fe）預(yù)測圖三，作者使用RVE比較了基于單晶擬合獲得的參數(shù)在多晶預(yù)測結(jié)果的情況