晶体塑形有限元程序怎么实现

① 为什么多晶体的塑形变形是协调统一进行的

1．多晶体的变形特点

除了少数场合，实际上使用的金属材料大多是多晶体。多晶体的塑性变形也是以滑移和孪生为其基本方式，但是多晶体是由许多形状、大小、取向各不相同的单晶体晶粒所组成的，这就使多晶体的变形过程更加复杂。首先，多晶体的塑性变形受到晶界的阻碍和位向不同的晶粒的影响；其次，任何一个晶粒的塑性变形都不是处于独立的自由变形状态，需要其周围的晶粒同时发生相应的变形来配合，以保持晶粒之间的结合和整个晶体的连续性。因此，多晶体的塑性变形表现出如下变形特点：①晶粒变形的不同时性，各晶粒的变形有先有后。②各晶粒变形的相互协调性，面心立方和体心立方金属的滑移系多，各个晶粒的变形协调得好，因此其多晶体金属表现出良好的塑性，而密排六方金属的滑移系少，很难使晶粒的变形彼此协调，所以其塑性差，冷塑性加工较困难。③多晶体塑性变形具有不均匀性，由于晶界及晶粒位向的影响，各晶粒的变形是不均匀的，有的晶粒变形量大，而有的晶粒则变形量小；在一个晶粒内部，变形也不均匀，晶内变形大，晶界变形小。

2．晶粒大小对塑性变形的影响

多晶体的塑性变形过程中，一方面由于晶界的存在，使变形晶粒中的位错在晶界处受阻，每一晶粒中的滑移带也都终止在晶界附近；另一方面，由于各晶粒间存在着位向差，为了协调变形，要求每个晶粒必须进行多滑移，而多滑移时必然要发生位错的相互交割。这两者均大大提高金属材料的强度。显然，晶界越多，即晶粒越细小，则强化效果越显着。这种用细化晶粒增加晶界提高金属强度的方法称为细晶强化。
）塑性变形的应力条件是，在晶体一定界面上，作用的切应力达到临界值时，才开始塑性变形； 2）塑性变形的方式有滑移和孪晶两种； 3）塑性变形的实质是晶体中的原子相对移动到新的平衡位置，失去其恢复到原始状态的能力，并不是原子间距被拉长或

② 位错的位错的滑移与晶体塑性

在1930年代以前，材料塑性力学行为的微观机理一直是严重困扰材料科学家重大难题。1926年，苏联物理学家雅科夫·弗仑克尔（Jacov Frenkel）从理想完整晶体模型出发，假定材料发生塑性切变时，微观上对应着切变面两侧的两个最密排晶面（即相邻间距最大的晶面）发生整体同步滑移。根据该模型计算出的理论临界分剪应力τm 为：
其中G 为剪切模量。一般常用金属的G 值约为10000MPa～100000MPa，由此算得的理论切变强度应为1000MPa～10000MPa。然而在塑性变形试验中，测得的这些金属的屈服强度仅为0.5～10MPa，比理论强度低了整整3个数量级。这是一个令人困惑的巨大矛盾。
1934年，埃贡·欧罗万（Egon Orowan），迈克尔·波拉尼（MichaelPolanyi）和G.I. 泰勒（G. I. Taylor）三位科学家几乎同时提出了塑性变形的位错机制理论，解决了上述理论预测与实际测试结果相矛盾的问题。 位错理论认为，之所以存在上述矛盾，是因为晶体的切变在微观上并非一侧相对于另一侧的整体刚性滑移，而是通过位错的运动来实现的。一个位错从材料内部运动到了材料表面，就相当于其位错线扫过的区域整体沿着该位错伯格斯矢量方向滑移了一个单位距离（相邻两晶面间的距离）。这样，随着位错不断地从材料内部发生并运动到表面，就可以提供连续塑性形变所需的晶面间滑移了。与整体滑移所需的打断一个晶面上所有原子与相邻晶面原子的键合相比，位错滑移仅需打断位错线附近少数原子的键合，因此所需的外加剪应力将大大降低。
在对材料进行“冷加工”（一般指在绝对温度低于0.3 Tm下对材料进行的机械加工，Tm 为材料熔点的绝对温度）时，其内部的位错密度会因为位错的萌生与增殖机制的激活而升高。随着不同滑移系位错的启动以及位错密度的增大，位错之间的相互交截的情况亦将增加，这将显着提高滑移的阻力，在力学行为上表现为材料“越变形越硬”的现象，该现象称为加工硬化（work hardening）或应变硬化（strain hardening）。缠结的位错常能在塑性形变初始发生时的材料中找到，缠结区边界往往比较模糊；在发生动态回复（recovery）过程后，不同的位错缠结区将分别演化成一个个独立的胞状结构，相邻胞状结构间一般有小于15°的晶体学取向差（小角晶界）。
由于位错的积累和相互阻挡所造成的应变硬化可以通过适当的热处理方法来消除，这种方法称为退火。退火过程中金属内部发生的回复或再结晶等过程可以消除材料的内应力，甚至完全恢复材料变形前的性能。

③ 单晶体和多晶体塑性变形的原理

单晶体的塑性变形的基本方式有两种：滑移和孪生。
1.
滑移
滑移是晶体在切应力的作用下,
晶体的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动。
滑移特点：
①滑移只能在切应力作用下才会发生,
不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大小不同。钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。
②滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动,
而是通过位错的运动来实现的。
在切应力作用下,一个多余半原子面从晶体一侧到另一侧运动,
即位错自左向右移动时,
晶体产生滑移。
③由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量,
因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。
④滑移总是沿着晶体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)进行,
这是由于密排面之间、密排方向之间的间距最大，结合力最弱。因此滑移面为该晶体的密排面，
滑移方向为该面上的密排方向。一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。如体心立方晶格中，
(110)和[111]即组成一个滑移系。滑移系越多，
金属发生滑移的可能性越大，
塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。
2.孪生
在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。孪晶与未变形部分晶体原子分布形成对称。孪生所需的临界切应力比滑移的大得多。孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。体心立方晶格金属（如铁）在室温或受冲击时才发生孪生。而滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等,
则比较容易发生孪生。
二.多晶体的塑性变形
工程上使用的金属绝大部分是多晶体.。多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同。但由于多晶体材料中，各个晶粒位向不同，且存在许多晶界，因此变形要复杂得多。
1.多晶体中,
由于晶界上原子排列不很规则,
阻碍位错的运动,
使变形抗力增大。金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。
2.多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向(称晶粒处于软位向),
另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大(称晶粒处于硬位向)。在发生滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其它晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，因此使金属的塑性提高。
由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。

④ plc最基本原理

plc的基本工作原理

一. 扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一) 输入采样阶段
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二) 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(三) 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。
一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。
1.1实现控制要点
输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。
输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。
I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。
输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的
这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。
1.2实现控制过程
简单地说，PLC实现控制的过程一般是：

图1.1 PLC典型开机流程
输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。
图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。
为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
图1.1所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。
公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环"，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"（Watchingdog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理.
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据.
通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。
1.3可编程控制器实现控制的方式
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。
在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。
但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。

⑤ ANSYS怎么用命令流操作啊

命令流就是APDL
APDL的全称是ANSYS
Parametric
Design
Language，是一种参数化设计语言。可用来完成一些通用性强的任务，也可以用于根据来建立模型，不仅是优化设计和自适应网格划分等ANSYS经典特性的实现基础，也为日常分析提供了便利。有限元分析的标准过程包括：定义模型及其载荷、求解和解释结果，假如求解结果表明有必要修改设计，那么就必须改变模型的几何结构或载荷并重复上述步骤。特别是当模型较复杂或修改较多时，这个过程可能很昂贵和浪费时间。APDL用建立智能分析的手段为用户了自动完成上述循环的功能，也就是说，程序的输入可设定为根据指定的函数、变量及选出的分析标准作决定。它允许复杂的数据输入，使用户对任何设计或分析属性有控制权，例如，几何尺寸、材料、边界条件和网格密度等，扩展了传统有限元分析范围以外的能力，并扩充了更高级运算包括灵敏度研究、零件参数化建模、设计修改及设计优化。为用户控制任何复杂计算的过程提供了极大的方便。它实质上由类似于FORTRAN77的程序设计语言部分和1000多条ANSYS命令组成。其中，程序设计语言部分与其它编程语言一样，具有参数、数组表达式、函数、流程控制（循环与分支）、重复执行命令、缩写、宏以及用户程序等。标准的ANSYS程序运行是由1000多条命令驱动的，这些命令可以写进程序设计语言编写的程序，命令的参数可以赋确定值，也可以通过表达式的结果或参数的方式进行赋值。从ANSYS命令的功能上讲，它们分别对应ANSYS分析过程中的定义几何模型、划分单元网格、材料定义、添加载荷和边界条件、控制和执行求解和后处理计算结果等指令。
用户可以利用程序设计语言将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的用户程序，从而实现有限元分析的全过程，即建立参数化的CAD模型、参数化的网格划分与控制、参数化的材料定义、参数化的载荷和边界条件定义、参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理。

⑥ 请问ANSYS里如何进行有限元计算的好像速度很快，能在自己编写的程序里达到这样的速度吗

有限元程序是可以自己编写的，MATLAB就可以实现，因为有限元也就是一种计算方法而已。
但是解决一个问题，会有不同的算法，不同的算法当然就会产生差异，包括精度和效率。
你要知道，商业化的有限元软件是经过一大批人，好多年的积累才搞出来的，不是我看轻谁，而是，个人的确很难和他们拼的。
何况是你编写的程序速度慢，就是不同的软件，ansys，abaqus，nastran等等，他们的精度和效率也是有差别的。

⑦ 弹塑性有限元法的弹塑性有限元法的实际运用

利用弹塑性有限元法可以清楚的确定出金属在轧制时的弹性变形和塑性变形及没有发生变形的区域。此方法应用于冷轧时可进行更精确的计算，在冷轧中，薄板的变形抗力很大，而且是热轧的后续加工，薄板的厚度薄，使得薄板变形中的弹性变形不能被忽略。目前，根据有限元程序中采用的时间积分算法不同，弹塑性有限元的算法可分为:静力隐式、静力显式、动力显式三种。这三种方法各有优缺点。
静力隐式算法的时间积分方案能真正的满足薄板轧制的特点，而且求解精度高，能得到稳定的结果，但在迭代计算中要不断的调节参数，而使计算时间延长。并且静力隐式算法中最致命的缺点是收敛问题，通常由于轧制过程中的接触、弹塑性状态、摩擦状态的改变而引起。但也正是因为静力隐式算法的逐步收敛，才使得计算结果精确、可靠、稳定。而且专家们已经在接触模型、接触单元及迭代算法的处理等做了大量的工作;并且开发了网格的自动划分及重新划分功能，但在三维的分析中，这些功能的使用会造成计算时间的延长，因此作用并不明显，但这些工作对静力隐式算法的改进，使静力隐式算法应用更广。

⑧ 芯片里面有几千万的晶体管是怎么实现的

大体流程是这样的首先得有纯度高达99.99999999999%(十一个九别数了)的晶体硅，切成薄片叫晶圆。
准备好用来做PN结(等同于二极管，芯片内部的逻辑电路其实就是二极管的不同电路组合)的硼和磷，先在晶圆上涂一层见光会分解的感光物质，然后用专有的光刻机以极细光束照射晶圆(芯片能做到几纳米关键就是这个光刻机)，刻出电路图样，然后用刻蚀机将等离子液喷射到晶圆上，硅裸露的地方就会被刻出沟槽，在这里掺进去磷，就得到了N型半导体，然后换一个电路图样再做一次，只不过这次掺的是硼，就得到了P型半导体。
当然电路事先都是设计好的，这一套流程下来之后就会得到超级多的由PN结(二极管)组成的逻辑电路，然后就可以封装，装上引脚了。
当然实际上要比这更复杂，实际加工的电路是一层一层装进去的，由于我也不知道，所以不再赘述😂

⑨ 晶体塑性力学有限元分析的商业软件有哪些复杂吗

操作简单的 并且比较强大的就是Algor 主要可以进行结构分析 其他模流也可以 并且是多物流平台的 详细的你可以问我 +@27&￥4%5（9！1*8@2#3 去掉符号

⑩ 有限元编程：采用行压缩方式存储大型稀疏的整体刚度矩阵，请问怎么编写组装程序呢

#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--) /*后面元素均后移一位*/
a[j] = a[j-1];
a[i] = b; /*插入*/
break;
}
}
if(i==8) /*若该数大于所有数*/
a[8] = b;

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

}