6.0版本相對于5.0版本做了一系列的功能升級和模塊新增,首先升級了基礎的三維voronoi模塊以及梯度晶模塊,然后增加了帶權重的二維voronoi和周期性邊界,當然三維周期性的voronoi也增加到當前的版本中,此外6.0版本新增了網格映射模塊(Mapping VoronoiEG)、用戶自定義模塊(UserDefine VoronoiEG)、流動兩相模塊(Fluid VoronoiEG ) 、泡沫結構模塊(Foam Structure )以及周期性網格模塊(Periodic Mesh).

5.0版本介紹:

晶體塑性有限元 Abaqus 三維泰森多邊形（voronoi模型）插件 V5.0

1. 插件啟動方式

首先啟動Abaqus界面，單擊菜單欄AbqVoronoi，點擊子菜單中的選項可啟動不同的晶體模型生成模塊，包括：Voronoi2D模塊(生成二維Voronoi模型)、Voronoi3D模塊(生成三維Voronoi模型)、VoronoiEG模塊(生成網格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他輔助工具)，如圖所示：

圖1.1 啟動三維多晶模型生成插件

2. Voronoi2D模塊

Voronoi2D模塊包括：Basic Voronoi2D模塊、BSpline Voronoi2D模塊和Weighted Voronoi2D模塊，其中Basic Voronoi2D模塊可生成矩形和圓形邊界的二維Voronoi晶體模型；BSpline Voronoi2D模塊可生成在每個晶胞中填充B樣條曲線的模型。

2.1 Basic Voronoi2D模塊

BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.1 Basic Voronoi2D模塊矩形邊界模型用戶界面

圖2.2 Basic Voronoi2D模塊圓形邊界模型用戶界面

2.2 BSpline Voronoi2D模塊

BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.3 BSpline Voronoi2D模塊用戶輸入界面

2.3 Weighted Voronoi2D模塊【新】

Weighted Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.4 Weighted Voronoi2D模塊用戶輸入界面

2.4 Periodic Voronoi2D模塊【新】

Periodic Voronoi2D模塊用戶輸入界面如下：

圖2.5 Periodic Voronoi2D模塊用戶輸入界面

3. Voronoi3D模塊

Voronoi3D模塊包括：Basic Voronoi3D模塊、Multiphase Voronoi3D模塊、Weighted Voronoi3D模塊、Gradient Voronoi3D模塊、Periodic Voronoi3D和UserDefine Voronoi3D模塊。

3.1 Basic Voronoi3D模塊【功能升級】

(1) Basic Voronoi3D模塊生成長方體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.1 Basic Voronoi3D模塊長方體邊界模型用戶輸入界面

(2) Basic Voronoi3D模塊生成圓柱體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.2 Basic Voronoi3D模塊圓柱體邊界模型用戶輸入界面

(3) Basic Voronoi3D模塊生成球體邊界模型的用戶輸入界面如下：

圖3.3 Basic Voronoi3D模塊球體邊界模型用戶輸入界面

(4) Basic Voronoi3D模塊生成長方體拉伸模型的用戶輸入界面如下：

圖3.4 Basic Voronoi3D模塊長方體拉伸模型用戶輸入界面

(5) Basic Voronoi3D模塊生成圓柱體拉伸模型的用戶輸入界面如下：

圖3.5 Basic Voronoi3D模塊圓柱體拉伸模型用戶輸入界面

3.2 Multiphase Voronoi3D模塊

Multiphase Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.6 Multiphase Voronoi3D模塊用戶輸入界面

Cell Size輸入參數說明：(1) Size[radius]列指該相晶體的半徑大小，記為; (2) Num列指該相晶體的數量，記為。和需保證以下關系：

式中為多相晶體相數，為長方體總體積。

該模塊支持用戶輸入固定位置晶胞，點擊“Set Fixed Grain”按鈕可進行相應輸入，輸入界面如下：

圖3.7 固定晶胞參數輸入界面

3.3 Weighted Voronoi3D模塊

Weighted Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.8 Weighted Voronoi3D模塊的用戶輸入界面

Cell Info輸入參數說明：(1) Ratio列指該相晶體體積和占體積的比率，記為，必須保證; (2) Num列指該相晶體的數量。Ratio列中支持存在一個為“-1”的值，其Ratio值為。

3.4 Gradient Voronoi3D模塊【功能升級】

Gradient Voronoi3D模塊的用戶輸入界面如下：

圖3.9 Gradient Voronoi3D模塊用戶輸入界面

Cell Size輸入參數說明：Size Limit代表Z方向上下邊界的晶體大致半徑，支持3種分布：Ramp、Pow2和UDF（用戶自定義尺寸場），前兩種分布晶體大致大小隨Z的變化如下：

圖(a) Ramp分布

圖(b) Pow2分布

圖3.10 Gradient Voronoi3D模塊晶體大小分布

對于UDF分布，用戶需自己使用Python編程語言編寫一個尺寸場分布程序，即復寫getSize(x, y, z)函數中的內容，函數返回值為一個大于0的浮點數，其意義為該點的晶體尺寸(半徑)。

例如：在1×1×1的方盒中，晶體在方盒中的尺寸分布為：

將該尺寸分布函數轉為Python程序，參考示例如下：

#coding:utf-8

import math

def getSize(x, y, z):

? ?################################################

? ?size = 0.2*math.sqrt((x-0.5)**2+(y-0.5)**2)+0.025

? ?################################################

? ?return max(size, 1E-5)

? ? ? ?

if __name__ == "__main__":

? ?print(getSize(0., 0., 1.))

? ?

生成結果如下圖所示：

圖3.11 圓周分布的梯度晶體模型示例

3.5 Periodic Voronoi3D模塊【新】

Periodic Voronoi3D模塊生成用戶輸入界面如下：

圖3.12 Periodic Voronoi3D模塊用戶輸入界面

3.6 UserDefine Voronoi3D模塊

UserDefine Voronoi3D模塊生成用戶輸入界面如下：

圖3.13 UserDefine Voronoi3D模塊自定義Part用戶輸入界面

圖3.14 UserDefine Voronoi3D模塊自定義形核點用戶輸入界面

4. VoronoiEG模塊

VoronoiEG模塊包括：Basic VoronoiEG模塊、Mapping VoronoiEG模塊、UserDefine VoronoiEG模塊、Smoothing VoronoiEG模塊和Fluid VoronoiEG模塊；

4.1 Basic VoronoiEG模塊

Basic VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.1 Basic VoronoiEG模塊用戶輸入界面

4.2 Mapping VoronoiEG模塊【新】

Mapping VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.2 Mapping VoronoiEG模塊用戶輸入界面

4.3 UserDefine VoronoiEG模塊【新】

UserDefine VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.3 UserDefine VoronoiEG模塊用戶輸入界面

4.4 Smoothing VoronoiEG模塊

Smoothing VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.4 Smoothing VoronoiEG模塊用戶輸入界面

其中參數Type有兩個可選項，分別為Closed和Open。Close代表所有晶體均封閉；Open代表邊界處的晶體為開口狀態。

4.5 Fluid VoronoiEG模塊【新】

Fluid VoronoiEG模塊用戶輸入界面如下：

圖4.5 Fluid VoronoiEG模塊用戶輸入界面

Fluid VoronoiEG模塊Period Num可以控制某一方向的復雜程度，數值越大越復雜，取值范圍為1-10；Volume Ratio參數用來控制兩相的體積比；

5. 其他工具

5.1 Voronoi Orientation模塊

目前插件提供晶體隨機取向設置模塊，其用戶界面如下圖所示：

圖5.1 晶體隨機取向設置模塊用戶界面

其中Rotation Type參數有4個可選項，分別為Full Random、X Rotation、Y Rotation和Z Rotation。Full Random表示晶體取向完全隨機；X Rotation表示所有晶體取向的X方向不變；其他兩個選項亦同。

5.2 Foam Structure模塊【新】

目前插件提供由Voronoi 3D模型轉泡沫結構模型的一鍵轉換工具，無需手動處理模型，如果選擇的模型為0厚度晶界模型（不存在實體晶界部分），則會生成殼模型；否則僅保留實體晶界部分作為泡沫模型，其用戶界面如下圖所示：

圖5.2 Voronoi 3D模型轉泡沫結構模型模塊用戶界面

5.3 Periodic Mesh模塊【新】

目前插件提供由Periodic Voronoi模型周期性網格劃分工具，可保證在對應的周期面上生成網格的節點一一對應，網格類型僅支持四面體網格，其用戶界面如下圖所示：

圖5.3 Periodic Mesh模塊用戶界面

6. 插件通用參數說明

(1)?生成算法：Uniform和Random算法。Uniform生成的模型每個晶體大小比較均勻，Random算法生成的模型晶體大小比較隨機，并受最小距離約束(該參數可一定程度控制晶體均勻度)

圖(a) Random算法

圖(b) Uniform算法

圖6.1不同生成算法生成的晶體模型結果

(2)?Gap參數：Gap參數用于設置晶界的厚度。若Gap值設置為0，代表晶體無實體晶界；若Gap值設置大于0，則會在所有晶體間生成指定厚度的實體晶界，厚度值為Gap值，如圖所示：

圖6.2 晶體實體晶界厚度示意圖

7. 其他可間接生成的模型

7.1 線框模型

生成的Voronoi模型經過處理后可生成如下圖所示的線框模型，可用于梁/桿單元有限元分析：

圖7.1 線框模型示例

7.2 支撐結構模型

插件可對自定義模型生成Voronoi支撐結構，示例如下：

圖7.2 支撐結構模型示例

7.3 泡沫結構模型

插件生成的Voronoi模型經過處理后可得到泡沫結構模型，可用于泡沫結構的力學性能有限元分析，可生成的泡沫結構模型的類型如下：

圖(a) 殼模型	圖(b) 實體模型
圖(c) 網格模型	圖(d) 特殊分布模型(Weighted模型)

圖7.3 泡沫結構模型示例

注：任何可生成三維幾何Voronoi模型的模塊均可用于創建泡沫結構模型。

7.4 多種梯度模型

插件支持任意梯度分布模型，示例如下：

圖(a) 自定義場分布曲線1	圖(b) 自定義場分布曲線2
圖(a) 自定義場分布曲線1結果	圖(b) 自定義場分布曲線2結果

圖7.4 不同梯度分布模型

7.5 幾何模型到網格模型的快速映射

插件支持Voronoi 3D幾何模型到網格模型的映射，示例如下：

圖(a) Voronoi 3D幾何模型

圖(b) 幾何到網格的映射結果

圖7.5 幾何模型到網格模型的映射結果

7.6 流體網格模型

不同參數條件下的流體網格模型，示例如下：

圖(a) 流體模型示例1 (Period Num：x=4, y=4, z=4, ratio=0.5)

圖(b) 流體模型示例2 (Period Num：x=4, y=4, z=8, ratio=0.5)

圖7.6 不同參數條件下的流體網格模型

8. 模型生成速度

圖8.1 模型生成時間隨晶體數量變化曲線

插件獲取及其他需求請咨詢微信：CAE320

公眾號:320科技工作室

總結

以上是生活随笔為你收集整理的晶体塑性有限元 Abaqus 三维泰森多边形（voronoi模型）插件 V6.0的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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