泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法技术

本发明专利技术公开了一种泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，包括以下步骤：(1)建立六面体有限元模型；(2)有限元模型划分网格；(3)随机生成泰森多边形种子；(4)根据两个相邻泰森多边形种子的垂直平分面将有限元模型剖分成若干个单元集合；(5)将一个集合视作一个晶粒并赋予晶粒属性如晶粒取向。本发明专利技术用以模拟多晶材料的真实微观结构，随机生成泰森多边形种子，能够有效避免偶然性，提高容错率，利于批处理，模型更接近真实，用于力学计算可靠性更高。

【技术实现步骤摘要】
泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法
本专利技术涉及材料科学晶体学领域，具体涉及一种泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法。
技术介绍
泰森多边形是一组由连接两邻点线段的垂直平分线组成的连续多边形组成。其特点在于泰森多边形内的任一点到构成该多边形的控制点的距离小于到其他多边形控制点的距离。金属材料或者多晶材料的晶粒实际上大小不一，形状也各不相同。传统的有限元模型无法真实描述材料的微观结构，不能反应晶体内部的不均匀变形。而使用泰森多边形将三维有限元模型剖分，将各个晶粒的属性赋予各个晶粒，则可以更好地模拟多晶金属材料。泰森多边形剖分的三维有限元模型用以研究多晶材料的细观本构模型。相比于采用宏观本构对材料进行模拟，通过泰森多边形剖分的有限元模型能够在模拟时在晶粒尺度考虑材料由于晶粒取向的不同导致微观结构的各相异性。相比于其他细观力学方法如自洽方法对多晶材料进行模拟，能反映材料在加载过程中内部变形的不均匀，晶粒间的相互作用及织构的演化。同时在泰森多边形剖分的有限元模型中施加复杂的边界条件更加容易，相比之下更加适合工程问题的模拟。...

【技术保护点】
1.一种泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)建立六面体有限元模型；/n(2)有限元模型划分网格；/n(3)随机生成泰森多边形种子；/n(4)根据两个相邻泰森多边形种子的垂直平分面将有限元模型剖分成若干个单元集合；/n(5)将一个集合视作一个晶粒并赋予晶粒属性如晶粒取向。/n

【技术特征摘要】
1.一种泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)建立六面体有限元模型；
(2)有限元模型划分网格；
(3)随机生成泰森多边形种子；
(4)根据两个相邻泰森多边形种子的垂直平分面将有限元模型剖分成若干个单元集合；
(5)将一个集合视作一个晶粒并赋予晶粒属性如晶粒取向。


2.根据权利要求1所述的泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，其特征在于：所述步骤(1)中，使用有限元分析软件Abaqus建立一个六面体实体部件；
所述步骤(2)中，使用有限元分析软件Abaqus将部件划分网格；将部件离散为由三维八节点单元构成的有限元模型；
所述步骤(3)中，使用有限元分析软件Abaqus内置的Python命令行，使用random模块随机生成等于多晶材料晶粒数个数的泰森多边形种子。


3.根据权利要求1或2所述的泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，其特征在于：所述步骤(4)中的具体步骤如下：
(4.1)根据各个单元的八个节点坐标求平均计算单元几何中心的坐标；
(4.2)计算各个单元几何中心的坐标与所有泰森多边形种子的距离；
(4.3)通过比较得到离各个单元几何中心最近的泰森多边形种子；
(4.4)为所有离同一个泰森多边形种子最近的单元创建一个单元集。


4.根据权利要求3所述的泰森多边形剖分的三维有限元模型建模方法，其特征在于：
所述步骤(4.1)中，根据各个单元的八个节点坐标求平均计算单元几何中心的坐标，具体为：
(4.1.1)使用Abaqus命令行提供的Python语言命令m...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚尧，黄琦，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61