星辰插件POLARIS_VORONOI V2.1新功能介绍

POLARIS-VORONOI是一款Abaqus前处理插件,用于生成Voronoi二维多边形、三维多棱柱、三维多面体的几何模型,并可实现晶格优化缩放圆滑、以及二维模型删除短边等功能。旨为提高你的工作效率!



【插件的主要功能】


1)生成平面二维Voronoi多边形模型;

2)生成三维Voronoi多棱柱模型;

3)生成三维Voronoi多面体模型;

4)存储模型数据,并可读取数据重新生成对应的模型;

5)不同晶体定义不同集合;

6)读取网格节点信息,协助生成规则Voronoi模型

7)晶格控制点可以实现:随机分布或多种渐变方式的梯度分布

8)提供等比例等距的晶体缩放功能

9)可采用晶体控制点与重心趋于重合的方式,实现晶体优化功能;

10)可实现二维晶体短边合并(删除)功能;

11)二维多边形内切样条曲线功能。


【视频介绍-包含六个相关的建模小技巧】


视频较长,建议wifi下观看(32分30秒),视频地址:https://v.qq.com/x/page/o0793y69fs0.html


【V2.1新增功能简介】发布时间2018年11月16日

更新内容:

  • 优化:界面更新;
  • 优化:几何形态单独定义为下拉框;
  • 新增:新增多边形优化算法,优化目标:多边形控制点和形心重合;
  • 新增:多边形缩放功能,可实现高含量骨料模拟;
  • 新增:晶体控制点生成的方式:全局正交随机、全局梯度随机、来自网格MeshType(合并工具)、正交随机(原有)、来自文件(原有);
  • 新增:梯度布种功能:正向递增、负向递增、两边递增、居中递增、均匀五种分布;
  • 新增:二维模型增加短边合并功能;
  • 新增:多边形内切样条曲线功能,仅适用于二维模型。




【插件界面】


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图7

用户填写完整数据之后,点击OK或APPLY可激活生成程序,在Abaqus信息提示框中将提示模型的生成进度,以三维Voronoi多棱柱为例:


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图9

任意形状Voronoi多棱柱


POLARIS_VORONOI插件无法直接生成二维长方形或三维长方体以外的其他形状多面体,但用户可以通过切除或面刨分等方式,获得任意外形的多边形或多面体模型,如下图所示,为祖国陆地外形中填充随机的Voronoi多棱柱的效果图:


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图11


控制点渐变分布


插件目前在XYZ三个维度上,可以实现梯度网格,并提供了五种梯度方式,通过搭配不同的维度和梯度,可使模型在不同位置的晶粒加密,示例如下:


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图13


晶体优化


多边形(晶体)的控制点一般是随机生成,如下图左侧黑点,通过黑点位置可获得多边形边界,但最终获得的多边形可能会非常不规则,且控制点和多边形重心(红点)偏离距离较大;为了使重心和控制点重合,将生成多边形重心作为下一次迭代的控制点,重新获得晶体分布,依次循环迭代N次,获得的晶体将逐渐变规则,重心和控制点位置也将趋于重合。


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图15


删除晶体短边


随机生成的晶体模型,通常会存在大量的短边,影响网格划分的质量,因此可以通过删除短边,从而减少畸变单元,提高网格质量。如下右图所示,短边为红线位置,删除短边的方式是将短边柔和到一个点(如右图所示)。


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图17


晶体缩放


经常会遇到:使用有厚度晶界的需求。为了满足这一需求,我们增加了二维三维模型晶体缩放功能,缩放的方式分为等比缩放和等距缩放。


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图19


光滑处理


利用泰森多边形可以生成高含量骨料模型,普通的随机投递模型获得的骨料含量是非常有限的。为实现高骨料含量模型,一方面可以采用晶体缩放技术,另一方面则可以在获得的多边形内部生产光滑颗粒,这样就能更加逼近实际情况


星辰插件|POLARIS_VORONOI V2.1版本新增:优化、缩放、短边删除等功能的图21

晶体拉伸断裂仿真


试件中,嵌入随机的泰森(Voronoi)多边形,模拟晶体与晶界,并采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive单元,不同材料强度条件下模拟拉伸断裂效果动画如下:


提示:动画中展示的为等效塑性应变PEEQ云图。

晶体切削仿真


试件中嵌入随机的泰森(Voronoi)多棱柱,模拟晶体与晶界,并采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive单元,其中晶界位置的Cohesive单元强度低于晶体内部Cohesive单元时,模拟切削过程的塑性应变云图和断裂情况如下所示,观察切屑的形态和破坏方式可知,该方法适合模拟脆性材料的切削过程


温馨提示:云图结果虽为二维视角,但其实是三维模型(厚度方向取一个单元长度),二维模型Cohesive单元破裂后,切屑之间的接触将成问题;应用三维Voronoi多棱柱模型,并结合通用接触方法,可实现切削分离后的自接触,从而避免切削的相互侵入。

晶体压缩破碎仿真


首先生成三维Voronoi多面体模型,模型外形为长方体,通过剪裁操作,可以获得圆柱体试件,采用POLARIS_InsertCohElem插件全局嵌入零厚度Cohesive单元,其中晶界位置的Cohesive单元强度低于晶体内部Cohesive单元时,模拟获得不同阶段,试件的破坏情况如下,其中左侧为晶体分布图,右侧为位移云图:


原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/-NjIfUMHQREGgzzDfb1JvA




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