三维Voronoi晶体插件-6.0版本

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1. 插件启动方式

首先启动Abaqus界面，单击菜单栏AbqVoronoi，点击子菜单中的选项可启动不同的晶体模型生成模块，包括：Voronoi2D模块(生成二维Voronoi模型)、Voronoi3D模块(生成三维Voronoi模型)、VoronoiEG模块(生成网格型Voronoi模型)和VoronoiTool(其他辅助工具)，如图所示：

图1.1 启动三维多晶模型生成插件

2. Voronoi2D模块

Voronoi2D模块包括：Basic Voronoi2D模块、BSpline Voronoi2D模块和Weighted Voronoi2D模块，其中Basic Voronoi2D模块可生成矩形和圆形边界的二维Voronoi晶体模型；BSpline Voronoi2D模块可生成在每个晶胞中填充B样条曲线的模型。

2.1 Basic Voronoi2D模块

BSpline Voronoi2D模块用户输入界面如下：

图2.1 Basic Voronoi2D模块矩形边界模型用户界面

图2.2 Basic Voronoi2D模块圆形边界模型用户界面

2.2 BSpline Voronoi2D模块

BSpline Voronoi2D模块用户输入界面如下：

图2.3 BSpline Voronoi2D模块用户输入界面

2.3 Weighted Voronoi2D模块【新】

Weighted Voronoi2D模块用户输入界面如下：

图2.4 Weighted Voronoi2D模块用户输入界面

2.4 Periodic Voronoi2D模块【新】

Periodic Voronoi2D模块用户输入界面如下：

图2.5 Periodic Voronoi2D模块用户输入界面

3. Voronoi3D模块

Voronoi3D模块包括：Basic Voronoi3D模块、Multiphase Voronoi3D模块、Weighted Voronoi3D模块、Gradient Voronoi3D模块、Periodic Voronoi3D和UserDefine Voronoi3D模块。

3.1 Basic Voronoi3D模块【功能升级】

(1) Basic Voronoi3D模块生成长方体边界模型的用户输入界面如下：

图3.1 Basic Voronoi3D模块长方体边界模型用户输入界面

(2) Basic Voronoi3D模块生成圆柱体边界模型的用户输入界面如下：

图3.2 Basic Voronoi3D模块圆柱体边界模型用户输入界面

(3) Basic Voronoi3D模块生成球体边界模型的用户输入界面如下：

图3.3 Basic Voronoi3D模块球体边界模型用户输入界面

(4) Basic Voronoi3D模块生成长方体拉伸模型的用户输入界面如下：

图3.4 Basic Voronoi3D模块长方体拉伸模型用户输入界面

(5) Basic Voronoi3D模块生成圆柱体拉伸模型的用户输入界面如下：

图3.5 Basic Voronoi3D模块圆柱体拉伸模型用户输入界面

3.2 Multiphase Voronoi3D模块

Multiphase Voronoi3D模块的用户输入界面如下：

图3.6 Multiphase Voronoi3D模块用户输入界面

Cell Size输入参数说明：(1) Size[radius]列指该相晶体的半径大小，记为; (2) Num列指该相晶体的数量，记为。和需保证以下关系：

式中: M 为多相晶体相数，V 为长方体总体积。

该模块支持用户输入固定位置晶胞，点击“Set Fixed Grain”按钮可进行相应输入，输入界面如下：

图3.7 固定晶胞参数输入界面

3.3 Weighted Voronoi3D模块

Weighted Voronoi3D模块的用户输入界面如下：

图3.8 Weighted Voronoi3D模块的用户输入界面

Cell Info输入参数说明：(1) Ratio列指该相晶体体积和占体积的比率，记为，必须保证; (2) Num列指该相晶体的数量。Ratio列中支持存在一个为“-1”的值，其Ratio值

3.4 Gradient Voronoi3D模块【功能升级】

Gradient Voronoi3D模块的用户输入界面如下：

图3.9 Gradient Voronoi3D模块用户输入界面

Cell Size输入参数说明：Size Limit代表Z方向上下边界的晶体大致半径，支持3种分布：Ramp、Pow2和UDF（用户自定义尺寸场），前两种分布晶体大致大小随Z的变化如下：

图(a) Ramp分布

图(b) Pow2分布

图3.10 Gradient Voronoi3D模块晶体大小分布

对于UDF分布，用户需自己使用Python编程语言编写一个尺寸场分布程序，即复写getSize(x, y, z)函数中的内容，函数返回值为一个大于0的浮点数，其意义为该点的晶体尺寸(半径)。

例如：在1×1×1的方盒中，晶体在方盒中的尺寸分布为：

将该尺寸分布函数转为Python程序，参考示例如下：

#coding:utf-8
import math
def getSize(x, y, z):
    ################################################
    size = 0.2*math.sqrt((x-0.5)**2 (y-0.5)**2) 0.025
    ################################################
    return max(size, 1E-5)

生成结果如下图所示：