一种基于Abaqus软件的voronoi模型生成方法技术

本发明专利技术涉及了一种基于ABAQUS软件的Voronoi模型生成的方法。所述方法包括：对于二维模型，输入2维模型的长和宽，同时设置好晶粒数目，即可生成矩形的voronoi模型，亦可以输入半径大小，生成圆形模型。对于三维模型，输入相应的尺寸参数，可以生成多个形状的泰森多边形，包括立方体(cube)、圆柱体(cylinder)、球体(sphere)。对于立方体模型可以设置立方体的长宽高以及晶粒数目，对于圆柱体模型可以设置底面圆的半径以及高度、晶粒数目，对于球体可以设置球体的半径大小以及晶粒数目。另外特对模型网格的划分处理建立了一个功能方法，可以在该模块控制晶粒尺寸的纵横比、单元网格的尺寸、单元的类型包括四四面体网格、六面体网格等，并且还可以选择正则化模块，使用该功能可以使生成的晶粒不会出现个别特别细长的晶粒，使生成的多晶模型中的晶粒分布比较均匀，另外对于“Element Type”可以选择两种类型，四面体可以设置“C3D4”，六面体可以选择“C3D8R”。本发明专利技术提供的技术方案操作简单快捷，能够简化研究晶体塑性有限元的学者在建立voronoi模型时的操作步骤，能够较为方便快捷的生成多晶模型，并且能够导入到Abaqus中处理。并且能够导入到Abaqus中处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Abaqus软件的voronoi模型生成方法


[0001]本专利技术涉及晶体塑性有限元建模
，尤其涉及一种voronoi模型构建的方法。

技术介绍

[0002]Voronoi图的拓扑算法目前较为成熟，而且在NEPER、voro++、Dream3D、MATLAB等软件中已经有相应用于建立二维、三维Voronoi图的函数命令。以MATLAB软件为例，三维Voronoi多晶体有限元模型大致的整个建模步骤为：（1）首先在一特定的空间进行空间剖分获得每一个晶核坐标对应的随机数，借助MATLAB里面的Multi
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Parametric Toolbox(MPT)工具箱赋有的 mpt_voronoi函数命令，生成带有拓扑信息且具有指定大小和晶粒数目的三维Voronoi多晶体示意图。
[0003]（2）在ABAQUS/CAE中建立一个与MATLAB构建的三维Voronoi多晶体示意图相同大小的Part模型，并划上适量数目的网格单元，根据每一个单元编号的空间排布特点尤其是单元编号的排列规律，直接依次求得每一个单元体形心坐标。
[0004]（3）求得每一个单元体的形心坐标后，接下来就是依次求取每一个单元的形心坐标与每个晶核的距离，最终把每一个单元归属于其形心坐标距离最近晶核所处的晶粒中。
[0005]（4）把上述所得的每一个晶粒的编号和该晶粒包含的全部单元编号，最后用多级列表的方式存放于txt文本里，为后面修改INP文件做好准备工作。
[0006]经过上面MATLAB部分的编程，仅仅只是得到了关于三维Voronoi图的全部拓扑结构信息。为此必须得在ABAQUS生成的INP文件里的part部分编写与晶粒数相同多的set集合，每一个set集合就作为一个晶粒。接着，在txt文本里找到该晶粒包含的所有单元编号写入与之对应的set集合中完成整个建模。在INP文件里实现三维建模的具体步骤如下：（1）于ABAQUS/CAE模块中创建单个3D/Deformable/Shell实体，选择默认装配，划分网格类型为C3D8R的网格单元，接着在Job模块中点击Write Input命令生成相应的INP文件。
[0007]（2）把之前所得的每一个晶粒的编号和该晶粒包含的全部单元编号作为一个set集合，最终把每一个set集合以多级列表的方式写入已建立好的INP文件里对应的part部分。在ABAQUS里重新打开修改之后的模型(INP文件格式类型)，并且在Color Code Dialog中选择Color code by：Sets。
[0008]上述所建立的模型十分形象而又直观地揭示了金属材料内部晶粒大小、形状、空间位置分布特点，较为真实地反映了金属材料的微观组织形态，接下来只需将材料参数、取向、加载方式和约束条件等信息添加到上述所建立的多晶体有限元模型INP文件里，最终便得到可以用于有限元模拟分析的三维Voronoi多晶体有限元模型。但是上述过程实际操作起来是比较繁琐的。

技术实现思路

[0009]为了解决上述的问题，提出了一种方便快捷的建立voronoi模型的方法。通过Abaqus软件的插件界面，只需要输入二维或三维voronoi模型尺寸数据，就可以快速构建voronoi模型，可以直接在Abaqus软件操作界面构建出来，随后就可以进行模型的相关处理，提高了建模过程中的效率。
[0010]为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种基于ABAQUS软件的Voronoi模型生成的方法。
[0011]根据需要构建的模型，将对应的程序保存在Abaqus软件的工具目录下，打开Abaqus后，即可在工具栏“Tools”界面自动生成GUI插件界面；初始化，检测运行环境；读取voronoi模型长宽高尺寸数据，定义晶粒数目；定义晶粒的尺寸纵横比；设置单元网格尺寸；调整单元网格类型；通过读取以上数据自动生成voronoi模型。
附图说明
[0012]图1是本次专利技术的结构流程图；图2是结果模型构建图。
实施方式
[0013]为了使本专利技术目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本专利技术进一步详细说明。此处说明若涉及到具体实例时仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。
[0014]一种基于ABAQUS软件的Voronoi模型生成的方法。以快速简便的生成voronoi模型，实施流程图如附图1所示，具体步骤为：步骤一、根据需要构建的模型，将对应的程序保存在Abaqus软件的工具目录下，打开Abaqus后，即可在工具栏“Tools”界面自动生成GUI插件界面；步骤二、研究学者输入模型的长宽高尺寸数据，读取voronoi模型长宽高尺寸数据，定义晶粒数目；步骤三、研究学者根据自己的需求定义晶粒纵横比数据；步骤四、输入单元网格尺寸数据，同时调节网格类型；步骤五、读取上述输入数据，自动生成voronoi模型。
[0015]在本次申请的实施例中，对于voronoi模型的构建研究过程中用到了python、abaqus软件。
[0016]本专利技术提供的技术方案有效的简便了voronoi模型的构建过程，将所有的编码程序进行整合，使之成为GUI程序，操作更简单。旨在快速的构建voronoi模型，并且可以直接在abaqus软件中进行相关处理操作，为研究学者在晶体塑性有限元方面的研究提供了便捷。
[0017]本申请的实施案例中，用户首先打开软件界面，输入构建voronoi模型的相关参
数，如模型的尺寸数据，随后可以构建出二维模型包括矩形和圆形、三维模型包括立方体、圆柱体、球体并通过网格划分功能模块对构建的voronoi模型划分网格，通过单元类型设置功能可以设置四面体和六面体网格，通过单元尺寸设置，可以设置单元的尺寸值，随后软件读取上述数据，即可在abaqus软件中生成voronoi模型。为晶体塑性有限元研究过程中的建模过程提供了一款操作简单方便，运行稳定的软件。
[0018]本实施案例硬件配置基于CPU12核且主频2.9GHz，内存为32G，硬盘为2000GB，Windows10操作系统下。
[0019]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施案例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本专利技术的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ABAQUS软件的Voronoi模型生成的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过输入相关程序在Abaqus中生成相关插件，根据所需要建立的模型，选择插件不同的模块；初始化，检测运行环境；读取voronoi模型的长宽高以及晶粒个数的数据；生成相关的二维和三维模型，包括立方体(cube)、圆柱体(cylinder)、球体(sphere)；对上述生成的二维以及三维模型进行网格划分，输入相关网格尺寸数据，定义单元网格尺寸；定义网格单元类型，选项有“C3D4、C3D8R”两种，这两种分别对应与四面体网...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛玉龙，杨春燕，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：