一种晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法

技术领域

本发明属于计算机辅助材料分析以及金属材料加工工程技术领域，尤其涉及一种基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法。

背景技术

晶体塑性有限元方法结合了材料的微观结构(即晶体学)和宏观力学性能，是在微观尺度(即晶粒级)塑研究材料的塑性形变的重要手段。通过对材料的微观结构进行模拟，可以更好的理解和预测材料的行为，为材料力学性能的优化提供理论指导和支撑，被广泛运用与航空、航天、航海、汽车等重要领域。目前，基于传统的Neper、Voronoi建模等手段很难准确描述材料的微观组织。此外，基于MTEX工具等方法可以建立基于真实微观组织的晶体塑性有限元模型，然而，其存在无法进一步对晶体塑性模型进行自定义网格划分，从而导致在晶体塑性有限元模拟过程中出现计算不收敛，尤其是在晶体塑性有限元结合裂纹扩展模拟过程中由于网格过粗的问题导致裂纹无法进一步扩展。因此，亟须建立一种基于真实微观组织晶体塑性有限元模型网格自控制划分的方法，提高晶体塑性有限元模型模拟的收敛性，从而更好的理解和预测材料的塑性行为、失效行为等。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

无法进一步对晶体塑性模型进行自定义网格划分，从而导致在晶体塑性有限元模拟过程中出现计算不收敛，尤其是在晶体塑性有限元结合裂纹扩展模拟过程中由于网格过粗的问题导致裂纹无法进一步扩展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法。

本发明是这样实现的，一种基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法包括：

步骤一，通过MATLAB导入微观组织的EBSD实验数据，调用METX工具箱对原始EBSD数据进行降噪，同时导出晶粒分布信息；

步骤二，通过MATLAB调用ABAQUS建立与EBSD数据的尺寸相同的基础模型，根据具体需求自由设置网格的划分尺寸，网格的尺寸划分方法不受限制，并生成基础模型的INP文件；

步骤三，通过MATLAB从初始模型的INP文件中提取基础模型的节点信息和单元信息；

步骤四，根据节点信息，确定模拟区域的尺寸范围，计算初始模型INP文件中单元的数量以及EBSD数据中的像素点数量，将EBSD数据中的像素坐标值转换为与ABAQUS相同的坐标系统，提取唯一的晶粒编号，并确定晶粒的总数量；

步骤五，通过MATLAB遍历EBSD数据每个像素点的X、Y坐标；遍历基础模型中每个单元的节点信息，获取ABAQUS单元的边界坐标，并计算其中心坐标，计算当前像素点到单元中心的距离；

步骤六，根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径，判断像素点是否在ABAQUS单元内部；

步骤七，通过MATLAB创建一个新的TXT文件，按照ABAQUS特定的节点信息、单元信息格式将其关联的所有晶粒单元编号写入文件TXT文件，通过MATLAB将晶粒单元编号写入基础模型的INP文件，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件；

步骤八，通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面导入晶体塑性有限元模型的INP文件，对比晶体塑性有限元模型与真实微观组织的一致性。

进一步，所述晶粒分布信息，包括晶粒编号、晶粒坐标数据、原始EBSD数据扫描长宽。

进一步，所述计算其中心坐标，计算当前像素点到单元中心的距离，二者的公式分别为：

Xn

进一步，所述根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径，判断像素点是否在ABAQUS单元内部方法：

如果像素点到单元中心的距离小于单元和像素的包围圆半径之和，则该像素点在单元内，如果确定像素点在单元内，则记录该像素点的晶粒编号和该单元的编号；对于每个晶粒，将其匹配到的所有单元编号存储在一个结构体数组中；判断像素点是否在单元内部公式为：

d

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本发明的另一目的在于提供一种基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分系统，其特征在于，包括：

数据导入模块，配置有用于从电子背散射衍射实验中导入微观组织数据的功能；

数据处理模块，配备有METX工具箱用于对原始EBSD数据进行降噪并导出晶粒分布信息；

建模模块，集成有用于通过MATLAB调用ABAQUS以建立与EBSD数据尺寸相同的基础模型的功能，模块自由设置网格划分尺寸，并生成基础模型的INP文件；

节点信息提取模块，用于从初始模型的INP文件中提取基础模型的节点信息和单元信息；

尺寸计算模块，用于基于节点信息确定模拟区域的尺寸范围，计算INP文件中单元的数量及EBSD数据中的像素点数量，并将EBSD数据坐标转换为与ABAQUS相同的坐标系统；

像素点遍历模块，用于遍历EBSD数据中的每个像素点的坐标，以及遍历基础模型中的每个单元的节点信息，计算ABAQUS单元的边界坐标和中心坐标，以及当前像素点到单元中心的距离；

晶粒单元关联模块，用于创建一个新的TXT文件，按照ABAQUS特定的节点信息、单元信息格式将其关联的所有晶粒单元编号写入TXT文件，并将晶粒单元编号写入基础模型的INP文件，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件；

ABAQUS界面调用模块，用于通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面导入晶体塑性有限元模型的INP文件，并进行真实微观组织一致性对比。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法的步骤。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、针对现有技术中微观组织晶体塑性有限元模型网格划分的难题，本发明提出的网格自控制划分方法展现了显著的技术优势和创新。传统的网格划分方法往往依赖于手工操作或半自动化的程序，这不仅耗时耗力，而且难以保证晶体塑性模型准确反映真实微观组织的分布。此外，传统方法在处理复杂的微观组织时往往存在准确度不足和效率低下的问题。

本发明通过引入网格自控制划分，创新性地实现了对真实微观组织晶体塑性有限元模型的高效和准确划分。该方法自动化程度高，能够利用EBSD晶粒分布数据，直接生成模型网格，从而显著提高了建模过程的效率和准确性。具体来说，本技术方案成功解决了以下技术难题：

1.提高建模效率：通过自动生成式的网格划分操作，本发明避免了传统手动划分网格所耗费的大量时间和资源，为用户节省了宝贵的工作时间，特别是在需要处理大量数据和复杂模型的情况下。

2.提升模型准确性：本发明所提供的晶体塑性模型能够更加精确地描述真实微观组织的分布，这对于深入理解材料的微观力学行为和预测材料宏观性能至关重要。

3.具有普适性：本发明的方法不限于特定的材料体系，而是可以广泛适用于镁合金、铝合金、钛合金、不锈钢等不同材料体系，这种普适性使得该技术方案具有广泛的应用前景。

4.创造性的技术效果：通过自控制的网格划分方法，本发明不仅改进了模型建立的质量和速度，还为材料性能的优化和新材料的开发提供了强有力的工具。这种方法的实施，会带来材料设计和工程应用上的重大突破，例如在航空航天和汽车工业中，对于提升结构部件的性能和安全性具有实质性的影响。

总之，本发明技术方案通过解决了网格划分过程中的效率和准确性问题，不仅提升了模型建立的质量，还具有重要的商业价值和广泛的应用潜力。

第二，从产品开发和实用性的视角出发，本发明的自控制网格划分技术方案显著提升了微观组织晶体塑性模型的构建质量和效率。该方案直接对接用户需求，具体优势表现在：

1.高效的自动化处理：本技术方案实现了通过已有EBSD晶粒分布数据的自动生成式网格划分操作，显著提高了建模的工作效率。自动化过程减少了人工介入，降低了的人为错误，同时提高了操作速度，这对于需要快速开发和测试多个模型的企业来说尤其宝贵。

2.晶体塑性模型的准确性：通过精确的网格划分，所得的晶体塑性模型能够真实反映微观组织的分布，这对于材料分析和性能预测至关重要。准确的模型可以帮助研发人员更好地理解材料在不同应力条件下的行为，从而优化产品设计。

3.广泛的材料适应性：该技术方案的普适性使其能够适用于镁合金、铝合金、钛合金、不锈钢等多种材料体系，增强了其市场适用性。这种广泛的适应性意味着同一技术可以跨越不同的工业领域应用，提高了产品的市场竞争力。

4.优化的资源配置：自控制的网格划分方法减少了对专业人员的依赖，允许企业将有限的人力资源更有效地分配到其他关键研发环节，从而优化整体的资源配置。

5.促进新材料和工艺的开发：准确的模型为新材料的开发和工艺的创新提供了可靠的基础。能够预测材料行为的模型是优化材料性能和开发新合金的关键，这对于材料科学和工程领域具有长远的意义。

综上所述，本发明的网格自控制划分方法作为一个整体技术方案，不仅提供了一种高效、准确的建模手段，而且具有广泛的材料适应性和市场应用潜力，能够为材料科学研究和相关工业应用带来革命性的进步。

第三，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本发明的技术方案通过提升建模的自动化程度和准确性，预期将为材料科学和工程应用领域带来显著的经济效益。在减少模型建立时间的同时，提高模型的精确度能够优化材料选择和工艺设计，减少实验次数和材料浪费，从而降低研发成本。此外，由于适用于多种合金材料，这一方案有望开拓广泛的市场，增加新的收入流和市场份额，尤其是在高性能合金激光制造和增材制造领域。

本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：本发明的自控制网格划分方法在高效自动化建模技术方面填补了现有技术的空白。在国内外，尚无一种能够利用EBSD数据直接生成晶体塑性模型的网格划分技术，本发明提供了一种新的解决方案，尤其在处理复杂微观结构的合金材料时表现出其独特优势。

本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：本发明解决了长期困扰材料科学领域的一个核心问题：如何有效、准确地将微观结构数据转化为晶体塑性有限元模型。以往，这一过程要求高度专业化的操作和大量的手动输入，容易造成错误，且效率低下。本发明的自控制网格划分方法为这一挑战提供了创新的解决方案。

本发明的技术方案克服了技术偏见：在过去，存在一种普遍的技术偏见，认为自动化网格划分无法准确反映复杂微观结构的材料行为。本发明的技术方案不仅克服了这一偏见，还证明了自动化网格划分在精确性和适用性上能够与传统方法相匹敌或甚至超越，为自动化建模技术的发展树立了新的标杆。

第四，本发明提供的基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模的网格自控制划分方法。整个过程涉及到使用MATLAB和ABAQUS软件，并包含了以下步骤：

1.导入和处理EBSD数据：使用MATLAB导入EBSD实验数据，并通过METX工具箱进行降噪，同时导出晶粒分布信息。

2.建立基础模型：利用MATLAB调用ABAQUS建立一个与EBSD数据尺寸相同的基础模型。在这一步中，用户可以自由设置网格的划分尺寸，并生成基础模型的INP文件。

3.提取模型信息：从基础模型的INP文件中提取节点信息和单元信息。

4.确定模拟区域和晶粒信息：根据节点信息，确定模拟区域的尺寸范围，计算单元数量和EBSD数据中的像素点数量，将EBSD数据的坐标转换为ABAQUS坐标系统，并确定晶粒总数量。

5.遍历数据和计算距离：通过MATLAB遍历每个像素点的坐标，计算它们到ABAQUS单元中心的距离。

6.判断像素点位置：根据单元和像素的大小，计算包围圆半径，判断像素点是否位于ABAQUS单元内部。

7.创建自定义网格模型：通过MATLAB创建新的TXT文件，记录晶粒单元编号，然后将这些编号写入基础模型的INP文件，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件。

8.导入并对比模型：最后，通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面导入晶体塑性有限元模型的INP文件，并对比模型与真实微观组织的一致性。

这个方法的技术进步在于，它允许精确地根据真实的微观组织数据，自动化地生成晶体塑性模型的网格，从而提高模拟的准确性和效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法流程图。

图2是本发明实施例提供的真实EBSD微观组织晶粒分布图。

图3是本发明实施例提供的降噪后的EBSD微观组织晶粒分布图。

图4是本发明实施例提供的与EBSD数据的尺寸相同的基础模型图。

图5是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0001mm时晶体塑性有限元模型图。

图6是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0002mm时晶体塑性有限元模型图。

图7是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0003mm时晶体塑性有限元模型图。

图8是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0004mm时晶体塑性有限元模型图。

图9是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0005mm时晶体塑性有限元模型图。

图10是本发明实施例提供的网格尺寸为0.0006mm时晶体塑性有限元模型图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的两个具体应用实施例为：

实施例1：高强度钢材料的微观结构模拟

实施例能够精确模拟高强度钢的微观结构对其宏观力学性能的影响，对于新型钢材的开发和性能优化具有重要意义。

数据采集与处理：首先使用电子背散射衍射(EBSD)技术对高强度钢材料进行微观结构分析，获取其晶粒分布数据。然后，利用MATLAB结合METX工具箱对这些EBSD数据进行降噪处理，以提高数据质量。

建模与网格划分：通过MATLAB调用ABAQUS软件，根据处理后的EBSD数据建立与实际材料尺寸相匹配的基础模型。这一步骤中，可以自由设置网格的划分尺寸，以符合实验设计的需要。

模型精化：从ABAQUS生成的INP文件中提取节点信息和单元信息，根据这些信息优化模型的网格划分，确保其与实际微观组织的高度一致。

模拟与分析：最后，将优化后的模型导入ABAQUS进行有限元分析，模拟材料在不同加载条件下的行为，以研究高强度钢的微观机械行为。

实施例2：航空合金材料的疲劳分析

本实施例能够帮助工程师更好地理解航空合金在实际使用条件下的疲劳行为，对于提高航空器材的安全性和可靠性具有重要价值。

微观组织数据获取：通过EBSD技术获取某航空合金的微观组织数据，包括晶粒的大小、形状和分布。

数据降噪与转换：使用MATLAB和METX工具箱对EBSD数据进行降噪，并将数据格式转换为适用于ABAQUS的格式。

有限元模型建立：利用MATLAB调用ABAQUS，根据处理后的EBSD数据建立合金的微观结构模型，并进行网格划分。

疲劳分析模拟：在ABAQUS中加载模拟飞行环境下的力学载荷，分析合金材料在长期使用中出现的疲劳行为。

本发明主要针对以下现有技术的问题和缺陷进行改进，实现显著的技术进步：

精度问题：传统方法在模拟微观组织时往往无法精确反映实际的晶粒分布，导致模型与实际材料的微观结构存在偏差。

数据处理问题：早期方法在处理EBSD实验数据时面临噪声干扰，影响数据的质量和后续模型的准确性。

网格划分的灵活性和准确性问题：在网格划分过程中，缺乏有效的自动化工具来适应不同尺寸和形状的晶粒，导致网格划分的效率和准确性不高。

软件协同工作的缺乏：传统方法中，软件之间的协同不足，使得数据转换和处理过程繁琐且易出错。

针对现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案为：

高精度数据处理：使用MATLAB结合METX工具箱对原始EBSD数据进行降噪，提高数据质量，确保模型精度。

灵活的网格划分：通过MATLAB与ABAQUS的集成使用，能够根据实际需求灵活设定网格尺寸，克服传统方法中网格划分的限制。

精确的模型建立：通过从INP文件中提取节点和单元信息，确保了建模的精度和与真实微观组织的一致性。

软件协同优化：MATLAB与ABAQUS的协同使用大大简化了数据处理和模型建立的过程，提高了效率和准确性。

本发明解决现有技术问题所带来的技术效果和显著技术进步：

提高模拟精度：能够更准确地反映实际材料的微观结构，提高模拟结果的精度。

效率提升：自动化的网格划分和数据处理大大节省了时间和劳动力，提高了建模的效率。

适用性强：本方法适用于各种不同尺寸和形状的晶粒，具有更广泛的应用范围。

技术创新：该方法的创新在于高效整合不同软件的功能，实现了更高级别的自动化和精确性，代表了在晶体塑性有限元建模技术领域的一个重要进步。

如图1所示，本发明提供一种基于真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法包括以下步骤：

S101，通过MATLAB导入微观组织的EBSD实验数据，调用METX工具箱对原始EBSD数据进行降噪，同时导出晶粒分布信息；

S102，通过MATLAB调用ABAQUS建立与EBSD数据的尺寸相同的基础模型，根据具体需求自由设置网格的划分尺寸，网格的尺寸划分方法不受限制，并生成基础模型的INP文件；

S103，通过MATLAB从初始模型的INP文件中提取基础模型的节点信息和单元信息；

S104，根据节点信息，确定模拟区域的尺寸范围，计算初始模型INP文件中单元的数量以及EBSD数据中的像素点数量，将EBSD数据中的像素坐标值转换为与ABAQUS相同的坐标系统，提取唯一的晶粒编号，并确定晶粒的总数量；

S105，通过MATLAB遍历EBSD数据每个像素点的X、Y坐标；遍历基础模型中每个单元的节点信息，获取ABAQUS单元的边界坐标，并计算其中心坐标，计算当前像素点到单元中心的距离；

S106，根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径，判断像素点是否在ABAQUS单元内部；

S107，通过MATLAB创建一个新的TXT文件，按照ABAQUS特定的节点信息、单元信息格式将其关联的所有晶粒单元编号写入文件TXT文件，通过MATLAB将晶粒单元编号写入基础模型的INP文件，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件；

S108，通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面导入晶体塑性有限元模型的INP文件，对比晶体塑性有限元模型与真实微观组织的一致性。

本发明涉及到从EBSD(电子背散射衍射)数据提取到最终生成晶体塑性有限元模型的步骤，可以分为以下几个阶段：

1.EBSD数据的导入和降噪处理

导入数据：首先，使用MATLAB软件导入EBSD实验获取的数据。EBSD是一种用于材料科学的显微结构分析技术，能够提供材料内部晶体的取向和相分布信息。

降噪处理：通过MATLAB中的METX工具箱对原始EBSD数据进行降噪处理。降噪是为了提高数据质量，减少测量误差和偶然噪声的影响。

导出晶粒信息：处理后，提取并导出晶粒的分布信息，这些信息将用于后续的模型建立。

2.基础模型的建立与网格划分

建立基础模型：利用MATLAB调用ABAQUS软件建立一个基础模型，该模型的尺寸与EBSD数据一致。

自定义网格划分：用户可以根据需求自由设置网格的划分尺寸，没有具体的限制。网格的划分是为了模拟材料的微观结构。

生成INP文件：完成网格划分后，生成ABAQUS软件可以识别的INP文件，INP文件包含了模型的所有几何和材料属性信息。

3.模型信息的提取

提取节点和单元信息：从ABAQUS生成的INP文件中，提取基础模型的节点信息和单元信息。

4.模拟区域和晶粒信息的确定

计算尺寸范围和数量：确定模拟区域的尺寸范围，计算INP文件中的单元数量和EBSD数据中的像素点数量。

坐标转换与晶粒编号提取：将EBSD数据中的像素坐标值转换为与ABAQUS相同的坐标系统，并提取晶粒的编号和总数量。

5.数据遍历和距离计算

遍历像素点和单元：通过MATLAB遍历EBSD数据中的每个像素点和基础模型中的每个单元。

计算距离：获取ABAQUS单元的边界坐标和中心坐标，计算像素点到单元中心的距离。

6.像素点位置的判断

计算包围圆半径：根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径。

判断位置：判断每个像素点是否位于对应的ABAQUS单元内部。

7.自定义网格模型的创建

记录晶粒单元编号：创建一个新的TXT文件，记录所有晶粒单元的编号。

生成自定义INP文件：将晶粒单元编号写入基础模型的INP文件中，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件。

8.模型的导入与对比

导入晶体塑性模型：通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面，导入生成的晶体塑性有限元模型的INP文件。

对比实验数据：最后，对比模型与实际微观组织的一致性，以验证模型的准确性和适用性。

这个处理过程涉及到复杂的数据处理、坐标转换、几何建模和有限元分析，是材料科学和工程领域中常用的技术手段。通过这种方法，可以更精确地模拟和研究材料的微观结构和性能。

本发明提供的晶粒分布信息，包括晶粒编号、晶粒坐标数据、原始EBSD数据扫描长宽。

本发明提供的计算其中心坐标，计算当前像素点到单元中心的距离，二者的公式分别为：

Xn

本发明提供的根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径，判断像素点是否在ABAQUS单元内部方法：

如果像素点到单元中心的距离小于单元和像素的包围圆半径之和，则该像素点在单元内，如果确定像素点在单元内，则记录该像素点的晶粒编号和该单元的编号；对于每个晶粒，将其匹配到的所有单元编号存储在一个结构体数组中；判断像素点是否在单元内部公式为：

d

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一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法的步骤。

一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现所述真实微观组织的晶体塑性有限元建模网格自控制划分方法。

实施例：

基于材料真实EBSD微观组织晶粒分布，通过MATLAB调用METX工具箱建立其晶体塑性有限元模型，并实现晶体塑性有限元模型网格的自控制划分，包括如下步骤：

步骤1：通过MATLAB导入微观组织的EBSD实验数据，调用METX工具箱对原始EBSD数据进行降噪，对比降噪后的EBSD数据与原始数据的一致性，如图2和图3所示，可以发现降噪后的数据与原始数据基本保持一致。同时，导出晶粒分布信息，包括晶粒编号、晶粒坐标数据、原始EBSD数据扫描长宽。

步骤2：通过MATLAB调用ABAQUS建立与EBSD数据的尺寸相同的基础模型，根据具体需求自由设置网格的划分尺寸，网格的尺寸划分方法不受限制，并生成基础模型的INP文件，如图4所示。

步骤3：通过MATLAB从初始模型的INP文件中提取基础模型的节点信息和单元信息。

步骤4：根据节点信息，确定模拟区域的尺寸范围(最大和最小坐标值)，计算初始模型INP文件中单元的数量以及EBSD数据中的像素点数量，将EBSD数据中的像素坐标值转换为与ABAQUS相同的坐标系统，提取唯一的晶粒编号，并确定晶粒的总数量。

步骤5：通过MATLAB遍历EBSD数据每个像素点的X、Y坐标；遍历基础模型中每个单元的节点信息，获取ABAQUS单元的边界坐标，并计算其中心坐标，计算当前像素点到单元中心的距离，二者的公式分别为：

Xn

步骤6：根据单元和像素的大小，计算它们的包围圆半径，判断像素点是否在ABAQUS单元内部：如果像素点到单元中心的距离小于单元和像素的包围圆半径之和，则该像素点在单元内，如果确定像素点在单元内，则记录该像素点的晶粒编号和该单元的编号。对于每个晶粒，将其匹配到的所有单元编号存储在一个结构体数组中。判断像素点是否在单元内部公式为：

d

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步骤7：通过MATLAB创建一个新的TXT文件，按照ABAQUS特定的节点信息、单元信息格式将其关联的所有晶粒单元编号写入文件TXT文件，通过MATLAB将晶粒单元编号写入基础模型的INP文件，生成自定义网格划分的晶体塑性有限元模型INP文件。

步骤8：通过MATLAB调用ABAQUS GUI界面导入晶体塑性有限元模型的INP文件，对比晶体塑性有限元模型与真实微观组织的一致性，如图5—图10所示，分别为网格尺寸从0.0001mm—0.0006mm的晶体塑性有限元模型，与原始微观组织对比，所建立的不同网格尺寸的晶体塑性有限元模型能够准确描述微观组织特征。

综上所示：本发明提出的网格自控制划分方法可以实现对真实微观组织晶体塑性有限元模型进行网格子控制划分，网格划分后的晶体塑性模型能够准确描述真实微观组织的分布。此外，本发明提出的网格自控制划分方法具有普适性，可以适用于镁合金、铝合金、钛合金、不锈钢等体系(示例为镁合金)，通过已有的材料EBSD晶粒分布数据可以实现自动生成式的网格划分操作，效率高、准确性好。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

本发明提出的网格自控制划分方法可以实现对真实微观组织晶体塑性有限元模型进行网格子控制划分，网格划分后的晶体塑性模型能够准确描述真实微观组织的分布。此外，本发明提出的网格自控制划分方法具有普适性，可以适用于镁合金、铝合金、钛合金、不锈钢等体系(示例为镁合金)，通过已有的材料EBSD晶粒分布数据可以实现自动生成式的网格划分操作，效率高、准确性好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。