ABAQUS中泰森多边形Voronoi和有限离散元FDEM结合的晶体断裂仿真

《ABAQUS中泰森多边形Voronoi和有限离散元FDEM结合的晶体断裂仿真》

作者：星辰北极星

  这个专题是依托于POLARIS_Voronoi插件制作的一套仿真案例视频，讲述Voronoi多边形结合FDEM在晶体仿真中的一些应用；FDEM是FEM和DEM的一个组合缩写，也就是“有限离散元方法”，结合了有限元和离散元的特征，在ABAQUS中主要通过大量嵌入Cohesive单元来实现，这一方法目前广泛应用于岩石、玻璃、陶瓷等脆性材料的破碎仿真。

【课程内容】

 第1章：课程概述

 第2章：POLARIS插件

    2.1 POLARIS_Voronoi插件介绍

    2.2 POLARIS_InsertCohElem插件介绍

 第3章：ABAQUS-Standard隐式分析案例

    3.1 基于Cohesive单元的弹塑性断裂仿真基础

    3.2 平面二维晶体试件的弹塑性拉伸断裂仿真（二维多边形）

 第4章：ABAQUS-Explicit显式分析案例

    4.1 晶体试件的切削仿真（三维多棱柱）

    4.2 圆柱多晶体试件的压缩破碎仿真（三维多面体）

【案例：晶体拉伸断裂仿真】

  本例采用ABAQUS/Standard隐式计算方法，模型为平面二维多边形，Voronoi控制点的分布是非均匀的，两边密，中间稀疏，类似于金属材料经过表面处理后的晶粒细化，这种模型需要人为指定晶体控制点位置才能实现；此外，模型中的实体单元采用弹塑性材料的，因此是一种基于Cohesive方法的弹塑性断裂分析的案例（本案例已经添加到Cohesive专题中）。

【案例：晶体切削仿真】

  本例采用ABAQUS/Explicit显式动力学分析方法。试件为三维平板，厚度方向取一层单元，因为三维模型的通用接触可以自动考虑Cohesive单元破坏后的接触问题；通过这一模型，可以分析材料参数、刀具形态、工艺数据对切屑形态的影响，该方法特别适合于脆性材料的切削仿真。

【案例：晶体压缩破碎仿真】

  本例同样采用ABAQUS/Explicit显式动力学分析方法。试件为三维圆柱体，内部由多面体组成，荷载为准静态的压缩加载，因此需要控制加载速度和质量缩放系数，防止动能过大，同时通过这个案例，让大家了解网格质量对显式计算的重要性，并学习和掌握网格编辑工具的使用技巧。