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申请/专利权人:东莞理工学院
摘要:本发明公开了一种模拟GH4169合金晶粒长大行为的元胞自动机方法,该方法包括以下步骤:1生成初始微观组织;2模拟晶粒长大行为。本发明是一种基于物理机制的晶粒长大行为模拟方法,可以准确地模拟GH4169合金晶粒长大行为,为合理制定GH4169合金热处理工艺提供技术支撑。
主权项:1.一种模拟GH4169合金晶粒长大行为的元胞自动机方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:步骤1:生成初始微观组织的步骤;步骤2:模拟晶粒长大行为的步骤;所述步骤1包括如下子步骤:1选定模拟区域,将模拟区域离散为由元胞构成的网格,设定总的模拟步数;2给元胞状态变量赋初值,所述元胞状态变量包括晶粒编号变量和晶粒取向变量;3在选定模拟区域内随机选取Ng个元胞,并给所选取的Ng个元胞赋不同的晶粒编号变量和晶粒取向变量;4对所有元胞逐一进行以下计算:假设当前元胞的状态转变为邻居元胞的状态,计算系统能量的变化,若系统能量降低,则将当前元胞的状态转变为邻居元胞的状态;5重复所述步骤1的子步骤4,直至完成所述总的模拟步数;所述步骤2包括如下子步骤:1确定总模拟时间ttotal,为元胞状态变量赋初值;所述元胞状态变量包括晶粒编号变量以及晶粒取向变量;所述晶粒编号变量和所述晶粒取向变量以所述步骤1的计算结果为初值;2模拟晶粒长大的子步骤;3判断是否达到所述总模拟时间,若未达到,则再次执行所述子步骤2,若已经达到所述总模拟时间,则停止模拟;所述步骤2的所述子步骤2包括如下步骤:a.计算晶界迁移驱动力P,P=κγ,式中的κ为晶界曲率,γ为晶界能;晶界曲率κ的计算公式为: 其中,Lc为元胞边长,为晶界曲率统计区域内,与中心元胞i状态不同的元胞的个数,Cκ为拓扑参数,Cκ的取值范围为15-20;b.计算晶界迁移速率V,V=MP,式中的M为晶界迁移率,计算公式为: 其中,δD0b和Qb为材料参数,δD0b的取值范围为10-12-10-11,Qb的取值范围为105-106,b为伯氏矢量,k为玻尔兹曼常数;c.计算晶界迁移距离变量L,L=VΔt,式中的Δt为时间步长;d.若所述晶界迁移距离变量L大于相邻两个元胞之间的距离,则将当前元胞的状态转变为晶界曲率最大的邻居元胞的状态。
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