晶體塑形有限元程序怎麼實現

① 為什麼多晶體的塑形變形是協調統一進行的

1．多晶體的變形特點

除了少數場合，實際上使用的金屬材料大多是多晶體。多晶體的塑性變形也是以滑移和孿生為其基本方式，但是多晶體是由許多形狀、大小、取向各不相同的單晶體晶粒所組成的，這就使多晶體的變形過程更加復雜。首先，多晶體的塑性變形受到晶界的阻礙和位向不同的晶粒的影響；其次，任何一個晶粒的塑性變形都不是處於獨立的自由變形狀態，需要其周圍的晶粒同時發生相應的變形來配合，以保持晶粒之間的結合和整個晶體的連續性。因此，多晶體的塑性變形表現出如下變形特點：①晶粒變形的不同時性，各晶粒的變形有先有後。②各晶粒變形的相互協調性，面心立方和體心立方金屬的滑移系多，各個晶粒的變形協調得好，因此其多晶體金屬表現出良好的塑性，而密排六方金屬的滑移系少，很難使晶粒的變形彼此協調，所以其塑性差，冷塑性加工較困難。③多晶體塑性變形具有不均勻性，由於晶界及晶粒位向的影響，各晶粒的變形是不均勻的，有的晶粒變形量大，而有的晶粒則變形量小；在一個晶粒內部，變形也不均勻，晶內變形大，晶界變形小。

2．晶粒大小對塑性變形的影響

多晶體的塑性變形過程中，一方面由於晶界的存在，使變形晶粒中的位錯在晶界處受阻，每一晶粒中的滑移帶也都終止在晶界附近；另一方面，由於各晶粒間存在著位向差，為了協調變形，要求每個晶粒必須進行多滑移，而多滑移時必然要發生位錯的相互交割。這兩者均大大提高金屬材料的強度。顯然，晶界越多，即晶粒越細小，則強化效果越顯著。這種用細化晶粒增加晶界提高金屬強度的方法稱為細晶強化。
）塑性變形的應力條件是，在晶體一定界面上，作用的切應力達到臨界值時，才開始塑性變形； 2）塑性變形的方式有滑移和孿晶兩種； 3）塑性變形的實質是晶體中的原子相對移動到新的平衡位置，失去其恢復到原始狀態的能力，並不是原子間距被拉長或

② 位錯的位錯的滑移與晶體塑性

在1930年代以前，材料塑性力學行為的微觀機理一直是嚴重困擾材料科學家重大難題。1926年，蘇聯物理學家雅科夫·弗侖克爾（Jacov Frenkel）從理想完整晶體模型出發，假定材料發生塑性切變時，微觀上對應著切變面兩側的兩個最密排晶面（即相鄰間距最大的晶面）發生整體同步滑移。根據該模型計算出的理論臨界分剪應力τm 為：
其中G 為剪切模量。一般常用金屬的G 值約為10000MPa～100000MPa，由此算得的理論切變強度應為1000MPa～10000MPa。然而在塑性變形試驗中，測得的這些金屬的屈服強度僅為0.5～10MPa，比理論強度低了整整3個數量級。這是一個令人困惑的巨大矛盾。
1934年，埃貢·歐羅萬（Egon Orowan），邁克爾·波拉尼（MichaelPolanyi）和G.I. 泰勒（G. I. Taylor）三位科學家幾乎同時提出了塑性變形的位錯機制理論，解決了上述理論預測與實際測試結果相矛盾的問題。 位錯理論認為，之所以存在上述矛盾，是因為晶體的切變在微觀上並非一側相對於另一側的整體剛性滑移，而是通過位錯的運動來實現的。一個位錯從材料內部運動到了材料表面，就相當於其位錯線掃過的區域整體沿著該位錯伯格斯矢量方向滑移了一個單位距離（相鄰兩晶面間的距離）。這樣，隨著位錯不斷地從材料內部發生並運動到表面，就可以提供連續塑性形變所需的晶面間滑移了。與整體滑移所需的打斷一個晶面上所有原子與相鄰晶面原子的鍵合相比，位錯滑移僅需打斷位錯線附近少數原子的鍵合，因此所需的外加剪應力將大大降低。
在對材料進行「冷加工」（一般指在絕對溫度低於0.3 Tm下對材料進行的機械加工，Tm 為材料熔點的絕對溫度）時，其內部的位錯密度會因為位錯的萌生與增殖機制的激活而升高。隨著不同滑移系位錯的啟動以及位錯密度的增大，位錯之間的相互交截的情況亦將增加，這將顯著提高滑移的阻力，在力學行為上表現為材料「越變形越硬」的現象，該現象稱為加工硬化（work hardening）或應變硬化（strain hardening）。纏結的位錯常能在塑性形變初始發生時的材料中找到，纏結區邊界往往比較模糊；在發生動態回復（recovery）過程後，不同的位錯纏結區將分別演化成一個個獨立的胞狀結構，相鄰胞狀結構間一般有小於15°的晶體學取向差（小角晶界）。
由於位錯的積累和相互阻擋所造成的應變硬化可以通過適當的熱處理方法來消除，這種方法稱為退火。退火過程中金屬內部發生的回復或再結晶等過程可以消除材料的內應力，甚至完全恢復材料變形前的性能。

③ 單晶體和多晶體塑性變形的原理

單晶體的塑性變形的基本方式有兩種：滑移和孿生。
1.
滑移
滑移是晶體在切應力的作用下,
晶體的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相對於另一部分發生滑動。
滑移特點：
①滑移只能在切應力作用下才會發生,
不同金屬產生滑移的最小切應力(稱滑移臨界切應力)大小不同。鎢、鉬、鐵的滑移臨界切應力比銅、鋁的要大。
②滑移是晶體內部位錯在切應力作用下運動的結果。滑移並非是晶體兩部分沿滑移面作整體的相對滑動,
而是通過位錯的運動來實現的。
在切應力作用下,一個多餘半原子面從晶體一側到另一側運動,
即位錯自左向右移動時,
晶體產生滑移。
③由於位錯每移出晶體一次即造成一個原子間距的變形量,
因此晶體發生的總變形量一定是這個方向上的原子間距的整數倍。
④滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面(密排面)和其上密度最大的晶向(密排方向)進行,
這是由於密排面之間、密排方向之間的間距最大，結合力最弱。因此滑移面為該晶體的密排面，
滑移方向為該面上的密排方向。一個滑移面與其上的一個滑移方向組成一個滑移系。如體心立方晶格中，
(110)和[111]即組成一個滑移系。滑移系越多，
金屬發生滑移的可能性越大，
塑性就越好。滑移方向對滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金屬比體心立方晶格金屬的塑性更好。
2.孿生
在切應力作用下晶體的一部分相對於另一部分沿一定晶面(孿生面)和晶向(孿生方向)發生切變的變形過程稱孿生。發生切變、位向改變的這一部分晶體稱為孿晶。孿晶與未變形部分晶體原子分布形成對稱。孿生所需的臨界切應力比滑移的大得多。孿生只在滑移很難進行的情況下才發生。體心立方晶格金屬（如鐵）在室溫或受沖擊時才發生孿生。而滑移系較少的密排六方晶格金屬如鎂、鋅、鎘等,
則比較容易發生孿生。
二.多晶體的塑性變形
工程上使用的金屬絕大部分是多晶體.。多晶體中每個晶粒的變形基本方式與單晶體相同。但由於多晶體材料中，各個晶粒位向不同，且存在許多晶界，因此變形要復雜得多。
1.多晶體中,
由於晶界上原子排列不很規則,
阻礙位錯的運動,
使變形抗力增大。金屬晶粒越細，晶界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。
2.多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近於最大切應力方向(稱晶粒處於軟位向),
另一些晶粒的滑移面和滑移方向與最大切應力方向相差較大(稱晶粒處於硬位向)。在發生滑移時，軟位向晶粒先開始。當位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其它晶粒發生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形，變形分散在材料各處。晶粒越細，金屬的變形越分散，減少了應力集中，推遲裂紋的形成和發展，使金屬在斷裂之前可發生較大的塑性變形，因此使金屬的塑性提高。
由於細晶粒金屬的強度較高，塑性較好，所以斷裂時需要消耗較大的功，因而韌性也較好。因此細晶強化是金屬的一種很重要的強韌化手段。

④ plc最基本原理

plc的基本工作原理

一. 掃描技術
當PLC投入運行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大於一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執行階段
在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束後，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，採用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯並行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所佔用的時間對整個運行來說可以忽略，那麼二者之間就沒有什麼區別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等於自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。

可編程式控制制器，英文稱ProgrammableLogicController，簡稱PLC。PLC是基於電子計算機，且適用於工業現場工作的電控制器。它源於繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現控制，而主要靠運行存儲於PLC內存中的程序，進行入出信息變換實現控制。
PLC基於電子計算機，但並不等同於普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多隻考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎麼適應於工業環境，如便於安裝，抗干擾等問題。
1.1實現控制要點
輸入輸出信息變換、可靠物理實現，可以說是PLC實現控制的兩個基本要點。
輸入輸出信息變換靠運行存儲於PLC內存中的程序實現。PLC程序既有生產廠家的系統程序(不可更改)，又有用戶自行開發的應用（用戶）程序。系統程序提供運行平台，同時，還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設計。什麼樣的控制要求，就應有什麼樣的用戶程序。
可靠物理實現主要靠輸人（INPUT）及輸出（OUTPUT）電路。PLC的I/O電路，都是專門設計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波，以去掉高頻干擾。而且與內部計算機電路在電上是隔離的，靠光耦元件建立聯系。輸出電路內外也是電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯系。輸出電路還要進行功率放大，以足以帶動一般的工業控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。
I/O電路是很多的，每一輸入點或輸出點都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點，一般也就有多少個I/O用電路。但由於它們都是由高度集成化的電路組成的，所以，所佔體積並不大。
輸入電路時刻監視著輸入狀況，並將其暫存於輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應的存儲其信息的暫存器。
輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的
這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是PLC處理器I/O口的寄存器。它們與計算機內存交換信息通過計算機匯流排，並主要由運行系統程序實現。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區。這個區的每一對應位（bit）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點。這些位置成1，表示接點通，置成0為接點斷。由於它的狀態是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈。靠運行系統程序，輸出繼電器的狀態映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運行系統程序實現的。這樣，用戶所要編的程序只是，內存中輸入映射區到輸出映射區的變換，特別是怎麼按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的，而且也是較為容易的。
1.2實現控制過程
簡單地說，PLC實現控制的過程一般是：

圖1.1 PLC典型開機流程
輸入刷新--再運行用戶程序--再輸出刷新--再輸入刷新--再運行用戶程序--再輸出刷新……永不停止地循環反復地進行著。
圖1.1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間關系。
有了上述過程，用PLC實現控制顯然是可能的。因為：有了輸入刷新，可把輸入電路監控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區；經運行用戶程序，輸出映射區將得到變換後的信息；再經輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區的狀態，並通過輸出電路產生相應的輸出。又由於這個過程是永不停止地循環反復地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。只是響應的時間上，略有滯後。當然，這個滯後不宜太大，否則，所實現的控制不那麼及時，也就失去控制的意義。
為此，PLC的工作速度要快。速度快、執行指令時間短，是PLC實現控制的基礎。事實上，它的速度是很快的，執行一條指令，多的幾微秒、幾十微秒，少的才零點幾，或零點零幾微秒。而且這個速度還在不斷提高中。
圖1.1所示的過程是簡化的過程，實際的PLC工作過程還要復雜些。除了I/O刷新及運行用戶程序，還要做些公共處理工作。
公共處理工作有：循環時間監控、外設服務及通訊處理等。
監控循環時間的目的是避免"死循環"，避免程序不能反復不斷地重復執行。辦法是用"看門狗"（Watchingdog）。只要循環超時，它可報警，或作相應處理.
外設服務是讓PLC可接受編程器對它的操作，或通過介面向輸出設備如列印機輸出數據.
通訊處理是實現PLC與PLC，或PLC與計算機，或PLC與其它工業控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強PLC控制能力的需要。
也就是說，實際的PLC工作過程總是：公共處理--I/O刷新--運行用戶程序--再公共處理--……反復不停地重復著。
1.3可編程式控制制器實現控制的方式
用這種不斷地重復運行程序實現控制稱掃描方式。是用計算機進行實時控制的一種方式。此外，計算機用於控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請中斷，被響應後正運行的程序停止運行，轉而去處理中斷工作（運行有關中斷服務程序）。待處理完中斷，又返回運行原來程序。哪個控制需要處理，哪個就去申請中斷。哪個不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。
在中斷方式下，計算機能得到充分利用，緊急的任務也能得到及時處理。但是，如果同時來了幾個都要處理的任務該怎麼辦呢？優先順序高的還好辦，低的呢？可能會出現照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合於工作現場的日常使用。
但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個別急需的處理，允許中斷這個掃描運行的程序，轉而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個別應急的也能進行處理。
PLC的實際工作過程比這里講的還要復雜一些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現--信息處理、I/O電路--空間、時間關系--掃描方式並輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實現控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點了。

⑤ ANSYS怎麼用命令流操作啊

命令流就是APDL
APDL的全稱是ANSYS
Parametric
Design
Language，是一種參數化設計語言。可用來完成一些通用性強的任務，也可以用於根據來建立模型，不僅是優化設計和自適應網格劃分等ANSYS經典特性的實現基礎，也為日常分析提供了便利。有限元分析的標准過程包括：定義模型及其載荷、求解和解釋結果，假如求解結果表明有必要修改設計，那麼就必須改變模型的幾何結構或載荷並重復上述步驟。特別是當模型較復雜或修改較多時，這個過程可能很昂貴和浪費時間。APDL用建立智能分析的手段為用戶了自動完成上述循環的功能，也就是說，程序的輸入可設定為根據指定的函數、變數及選出的分析標准作決定。它允許復雜的數據輸入，使用戶對任何設計或分析屬性有控制權，例如，幾何尺寸、材料、邊界條件和網格密度等，擴展了傳統有限元分析范圍以外的能力，並擴充了更高級運算包括靈敏度研究、零件參數化建模、設計修改及設計優化。為用戶控制任何復雜計算的過程提供了極大的方便。它實質上由類似於FORTRAN77的程序設計語言部分和1000多條ANSYS命令組成。其中，程序設計語言部分與其它編程語言一樣，具有參數、數組表達式、函數、流程式控制制（循環與分支）、重復執行命令、縮寫、宏以及用戶程序等。標準的ANSYS程序運行是由1000多條命令驅動的，這些命令可以寫進程序設計語言編寫的程序，命令的參數可以賦確定值，也可以通過表達式的結果或參數的方式進行賦值。從ANSYS命令的功能上講，它們分別對應ANSYS分析過程中的定義幾何模型、劃分單元網格、材料定義、添載入荷和邊界條件、控制和執行求解和後處理計算結果等指令。
用戶可以利用程序設計語言將ANSYS命令組織起來，編寫出參數化的用戶程序，從而實現有限元分析的全過程，即建立參數化的CAD模型、參數化的網格劃分與控制、參數化的材料定義、參數化的載荷和邊界條件定義、參數化的分析控制和求解以及參數化的後處理。

⑥ 請問ANSYS里如何進行有限元計算的好像速度很快，能在自己編寫的程序里達到這樣的速度嗎

有限元程序是可以自己編寫的，MATLAB就可以實現，因為有限元也就是一種計算方法而已。
但是解決一個問題，會有不同的演算法，不同的演算法當然就會產生差異，包括精度和效率。
你要知道，商業化的有限元軟體是經過一大批人，好多年的積累才搞出來的，不是我看輕誰，而是，個人的確很難和他們拼的。
何況是你編寫的程序速度慢，就是不同的軟體，ansys，abaqus，nastran等等，他們的精度和效率也是有差別的。

⑦ 彈塑性有限元法的彈塑性有限元法的實際運用

利用彈塑性有限元法可以清楚的確定出金屬在軋制時的彈性變形和塑性變形及沒有發生變形的區域。此方法應用於冷軋時可進行更精確的計算，在冷軋中，薄板的變形抗力很大，而且是熱軋的後續加工，薄板的厚度薄，使得薄板變形中的彈性變形不能被忽略。目前，根據有限元程序中採用的時間積分演算法不同，彈塑性有限元的演算法可分為:靜力隱式、靜力顯式、動力顯式三種。這三種方法各有優缺點。
靜力隱式演算法的時間積分方案能真正的滿足薄板軋制的特點，而且求解精度高，能得到穩定的結果，但在迭代計算中要不斷的調節參數，而使計算時間延長。並且靜力隱式演算法中最致命的缺點是收斂問題，通常由於軋制過程中的接觸、彈塑性狀態、摩擦狀態的改變而引起。但也正是因為靜力隱式演算法的逐步收斂，才使得計算結果精確、可靠、穩定。而且專家們已經在接觸模型、接觸單元及迭代演算法的處理等做了大量的工作;並且開發了網格的自動劃分及重新劃分功能，但在三維的分析中，這些功能的使用會造成計算時間的延長，因此作用並不明顯，但這些工作對靜力隱式演算法的改進，使靜力隱式演算法應用更廣。

⑧ 晶元裡面有幾千萬的晶體管是怎麼實現的

大體流程是這樣的首先得有純度高達99.99999999999%(十一個九別數了)的晶體硅，切成薄片叫晶圓。
准備好用來做PN結(等同於二極體，晶元內部的邏輯電路其實就是二極體的不同電路組合)的硼和磷，先在晶圓上塗一層見光會分解的感光物質，然後用專有的光刻機以極細光束照射晶圓(晶元能做到幾納米關鍵就是這個光刻機)，刻出電路圖樣，然後用刻蝕機將等離子液噴射到晶圓上，硅裸露的地方就會被刻出溝槽，在這里摻進去磷，就得到了N型半導體，然後換一個電路圖樣再做一次，只不過這次摻的是硼，就得到了P型半導體。
當然電路事先都是設計好的，這一套流程下來之後就會得到超級多的由PN結(二極體)組成的邏輯電路，然後就可以封裝，裝上引腳了。
當然實際上要比這更復雜，實際加工的電路是一層一層裝進去的，由於我也不知道，所以不再贅述😂

⑨ 晶體塑性力學有限元分析的商業軟體有哪些復雜嗎

操作簡單的 並且比較強大的就是Algor 主要可以進行結構分析 其他模流也可以 並且是多物流平台的 詳細的你可以問我 +@27&￥4%5（9！1*8@2#3 去掉符號

⑩ 有限元編程：採用行壓縮方式存儲大型稀疏的整體剛度矩陣，請問怎麼編寫組裝程序呢

#include "stdio.h"
void main()
{
int a[9]={1,3,5,7,9,10,12,14};
int b,i,j;
scanf("%d",&b);

for(i=0;i<8;i++){
if(a[i]>=b){ /*找到插入位置*/
for(j=8;j>i;j--) /*後面元素均後移一位*/
a[j] = a[j-1];
a[i] = b; /*插入*/
break;
}
}
if(i==8) /*若該數大於所有數*/
a[8] = b;

for(i=0;i<9;i++)
printf("%d ", a[i]);
printf("\n");

}