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申请/专利权人：华中科技大学

摘要：本发明属于材料科学技术领域，公开了一种原位EBSD‑DIC模拟方法及系统，建立材料的CPFEM，输出.dat文件；提取出每个分析步下每个积分点的滑移面法向量和滑移方向向量；应用LU分解方法来处理每个分析步下每个积分点的交叉乘积得到的向量；整合和处理每个分析步下每个积分点的滑移面法向量和滑移方向向量转换后的数据；对晶粒并进行平滑处理；计算每个分析步每个积分点的曲率张量和位错密度张量；计算晶粒的螺旋位错和边位错能量，可视化材料微观结构在外载荷作用下的微观结构变化、应力变化以及应变变化。本发明在分析复杂周期性载荷条件下的材料微观结构和应力‑应变行为方面，提供了一种更有效、更灵活且成本更低的解决方案。

主权项：1.一种原位EBSD-DIC模拟方法，其特征在于，包括创建晶体塑性有限元模型CPFEM以模拟金属材料的微观结构变化，利用专业软件包括MTEX、NEPER和VORINOI进行模型建立，并通过ABAQUS进行晶体塑性有限元分析，包括数据输出、处理到晶粒分析和可视化；具体步骤为：提取和处理CPFEM模型输出的数据，生成EBSD实验类似的CTF文件，运用MATLAB结合MTEX工具箱进行晶粒分布的分析和可视化，并计算关键参数，包括KAM值、曲率张量和位错密度张量；所述原位EBSD-DIC模拟方法包括：步骤一，通过MTEX、NEPER、VORINOI方法建立材料的CPFEM，通过ABAQUS调用晶体塑性有限元子程序，在每个分析步输出积分点所在的单元编号、积分点的编号、积分点的X,Y,Z坐标、积分点对应的滑移面法向分量、积分点对应的滑移方向的当前分量，写为.dat文件；步骤二，根据CPFEM模型输出的dat文件，提取出每个分析步下每个积分点的滑移面法向量和滑移方向向量，规范化滑移面法向量和滑移方向向量至单位向量，计算每个分析步下每个积分点的两个单位向量的交叉乘积，并确认这两个向量不是平行的，否则报告错误；步骤三，应用LU分解方法来处理每个分析步下每个积分点的交叉乘积得到的向量；步骤四，将CPFEM输出的每个分析步下每个积分点的滑移面法向量和滑移方向向量转换后的数据进行整合和处理，形成每个分析步下相当于EBSD实验扫描得到的CTF文件；步骤五，通过MATLAB调用MTEX工具箱，导入每个分析步的CTF文件，选择大于特定面积阈值的晶粒，对晶粒进行平滑处理，绘制每个分析步的晶粒分布，根据晶粒的平均取向和面积，创建与晶粒对应的定向晶体形状列表，绘制晶粒映射，并根据晶粒大小和取向在图上叠加相应的晶体形状，得到外载荷作用下晶粒取向变化结果；步骤六，移除每个分析步小于或等于三个像素的晶粒，对剩余晶粒进行进一步的平滑处理，将每个分析步下的CTF数据栅格化，计算每个分析步下每个积分点的KAM值，确定晶体内各点的取向差异，计算完成后对每个分析步的KAM计算结果进行可视化，可得到外载荷作用下KAM的变化结果，计算每个分析步每个积分点的曲率张量和位错密度张量；步骤七，根据所属材料的晶格属性计算每个分析步下每个积分点的Burgers矢量，根据计算得到的Burgers矢量，计算晶粒的螺旋位错和边位错能量，将计算所得的总位错能量进行可视化，得到每个分析步下每个积分点外载荷作用下GND密度分布结果；步骤八，根据CPFEM模拟的结果，通过ABAQUSGUI界面可视化材料微观结构在外载荷作用下的微观结构变化、应力变化以及应变变化。

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