Voronoi生成器Neper的应用

Voronoi单元是UDEC和3DEC内置的一种单元，用于模拟不同尺度的岩石断裂过程。尽管UDEC在V1.5版本(20多年前)就引入了二维Voronoi，但3DEC在V7.0后才引入了三维Voronoi，3DEC V5.2不支持Voronoi，如果要在3DEC V5.2中使用Voronoi，必须通过geometry导入外部软件产生的Voronoi。理论上来说，如果计算机的算力足够强，3DEC可以产生出任意尺度的Voronoi微观模型。

Neper是一个免费的开源软件包，用于多晶体的生成和网格化，它可以生成具有各种形态特性的多晶体，从非常简单的形态(如简单的镶嵌，晶粒生长的微观结构)到复杂的、多相的或多尺度的微观结构，这些微观结构涉及到晶粒的细分，生成的镶嵌可以被网格化成适合有限元模拟的高质量网格。因而Neper可以产生Voronoi，不过这个软件是在非Windows系统下开发的，不能直接安装在Windows系统。以前写过一篇在Ubuntu 22下安装Neper的教程，参看【在Windows系统下安装和使用Voronoi生成器Neper】，Neper目前的最新版本为 V4.7.0 (11/17/2023)，此外，Neper还有一个伴随程序FEPX，这是一个用于多晶体塑性的有限元软件包。有兴趣的同学可以下载这两个软件的最新版本。

下面从GeotechSet数据集中回顾了Neper在岩石力学分析特别是3DEC中的一些使用。

[0] (2014) 3D random Voronoi grain-based models for simulation of brittle rock damage and fabric-guided micro-fracturing.

[1] (2016) Investigating The Mesh Dependency And Upscaling Of 3d Grain-Based Models For The Simulation Of Brittle Fracture Processes In Low-Porosity Crystalline Rock. 

[2] (2017) Three-dimensional random Voronoi models for simulation of brittle rock damage around underground excavations in laminated ground.

[3] (2017) A 3D Voronoi and subdivision model for calibration of rock properties.

[4] (2018) Modeling of brittle rock failure considering inter- and intra-grain contact failures.

[5] (2020) Tensile fracture mechanism of masonry wallettes parallel to bed joints: A stochastic discontinuum analysis.

[6] (2022) Influence of Grain Structure Representation on Bonded Block Models of a High Porosity Rock. 

[7] (2022) Evaluating the Influence of Parameter Inputs on Macroscopic Behavior of Bonded Block Models with Inelastic Blocks.