Abaqus 泰森插件-voronoi 3D

题记: 本文作者购买了工作室的泰森插件, 在使用了一段时间后, 对Neper和插件的使用方面有一些感受, 因此发来了用后感 .

如果你是做晶体塑性的小伙伴，那这篇文章绝对值得你去阅读。这个课题其实是比较困难的，先不说所谓复杂的晶体塑性本构模型。就只是第一步建立多晶CAE模型就会让很多人焦头烂额，那么今天作者给大家推荐一款方便好用的生成voronoi多晶模型的Abaqus 插件- voronoi 3D。

众所周知，由法国École des Mines de Saint-Étienne学校的Romain Quey博士开发的Neper软件是目前比较专业的生成voronoi模型软件之一。它是在linux环境下开发的，对使用者的要求相对比较高，尤其初学者不懂linux命令情况下安装软件就够折腾一天了，而且上手难。而今天给大家的这款Abaqus插件-voronoi 3D非常简单，容易上手。两个软件界面对比如图1所示，这谁简单谁复杂就一目了然了。

(a) Neper软件

(b) voronoi 3D 插件

图1. Neper与voronoi 3D 插件界面对比

接下来我们来说具体操作，voronoi 3D 插件是需要先在Abaqus里面建好模型并画好网格(根据本人科研需要，这里以六面体网格为例)，然后直接使用插件，选择Model和Part，如果你的模型界面只有一个模型，这里也不需要操作。Cell MinDist是晶粒之间的最小尺寸，Cell Num是晶粒数量，在Algorithm可以选择random(将会生成随机晶粒) 和uniform (将会生成均匀晶粒)。点击OK即可生成你想要的多晶体模型。是不是简单又方便？我们一起来看一下效果吧(如图2所示)。如果你用过Neper软件，你会知道Neper是先生成模型，然后在用Gmsh去画网格，而经常会出现的一个问题是：在模型中有时候会有一个很小很小的晶粒，而你的网格尺寸却受这个最小晶粒的影响，从而导致产生网格数量很大的模型(有时候可能导致无法计算)。使用该插件则不会出现此问题，因为我们预先画好了网格。

图2. voronoi 3D 插件生成的多晶体模型

看到这里有人会问既然你说Neper很专业了，为什么还要推荐这个插件？它的优势在哪里？这其实就是我想说的，有时候我们的研究会考虑孔洞的增长(void growth)， 就需要含孔洞的晶体模型。而恰好它对于含孔洞的多晶体模型具有绝对的优势(一点也不夸张)，不信？先来看对比(如图3所示)。从图中我们可以发现Neper生成的模型孔洞竟然失真了！！！！而推荐的插件生成的模型很完美。 在笔者没发现这个插件的时候焦头烂额的研究了2周Neper软件都没有解决问题，当看到这个软件的时候是无比的兴奋，模型问题就迎刃而解了。

(a)Neper (b) voronoi 3D (elementgroup)

图3. Neper与voronoi 3D插件对于含孔洞模型生成对比

除此之外，该插件还有很多强大的功能，比如直接生成正方体、圆柱、球晶体、柱状晶体等模型，这个功能在Neper也可以简单实现，结果与voronoi 3D插件一样，这里用1000个晶粒来做一下测试对比，如图4所示。笔者也测试了相应的CPU时间，总的来说相差不大，只是Abaqus voronoi 3D插件需要显示晶粒颜色(在Abaqus里是set)时需要较长的加载时间。

（a）Neper

（b）voronoi 3D插件

图4. Neper与voronoi 3D插件生成对比

最后在这里，笔者觉得有必要特别强调一下这个多相、双相晶体模型。这也是此插件的一个优势所在。事实上，Neper官方写的可以生成多相、双相晶体模型，但目前版本(v4.4.1) 的划分是根据晶粒编号或者体积大小等区分相，Neper命令如下：neper -T -n 1000 -group "id<=500?1:2"。而采用voronoi 3D插件可以直接控制每相的体积分数，可以说是very nice 了。两款软件所生成的模型对比如图5所示。

(a)Neper (b) voronoi 3D

图5. 多相(双相) 晶体模型

综上所述，对于晶体塑性科研人员来说是这是相当不错的一个Abaqus插件了。如果各位科研人员需要此插件，可以通过公众号联系我们。

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