ABAQUS结合泰森多边形与FDEM的晶体断裂仿真研究

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。



【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)。


ABAQUS中泰森多边形Voronoi和有限离散元FDEM结合的晶体断裂仿真的图1


【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。

ABAQUS中泰森多边形Voronoi和有限离散元FDEM结合的晶体断裂仿真的图3



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