基于黄umat梯度结构晶粒变形模拟

梯度结构在微纳尺度有广泛应用，研究表明梯度结构可以有效的提高材料强度，并有助于提高材料的抗蠕变性能，同时尽可能的保留材料的延性。通过编写相应的Python脚本，可以实现晶粒尺寸沿着特定方向的梯度分布。为了表明梯度结构有助于提高材料的性能，基于黄永刚晶体塑性模型进行验证

1，建立包含896个晶粒的沿着厚度方向晶粒尺寸梯度分布的多晶模型

2，使用Python脚本对多晶模型赋予对应的材料属性

3，施加边界条件，X0方向固定，施加X1方向50%工程应变的拉伸载荷

4，为保留晶界形状（避免锯齿形边界），使用CPE3单元进行网格划分

5，提交作业与后处理数据

梯度晶粒几何模型

模型载荷示意图

不同时刻材料的对数应变分布

不同时刻材料的应力分布

材料的等效塑性应变的分布

根据应力应变分布情况可以清晰的看出，梯度晶粒结构应力应变分布更加均匀，不容易集中于某些区域，从而避免更早的发生颈缩失效，提高材料的延性。从而提高材料的服役寿命。