相场方法模拟三维晶粒的长大过程

采用了周期性边界条件及各向同性的动力学相场模型对三维多晶生长的微观组织进行了模拟。结果表明：晶粒生长的平均半径符合抛物线的规律;相场仿真得到的准稳态晶粒尺寸分布形式具有相似性;同时又对晶粒的拓扑结构进行了观察：两个五边形晶粒最终分别以三边形晶粒和四边形晶粒消失。     

铸件凝固过程微观数值模拟方法进展

分析了铸件凝固过程微观数值模拟的两种方法：即晶粒动力学方法和相场合,分别介绍了其原理及其应用,并指出了各自的优缺点。在文章的最后,总结了微观模拟研究的现状及其发展方向。     

等温凝固过程中枝晶生长与枝晶熟化的相场法模拟

采用相场方法模拟了Al-2%Si合金等温凝固中枝晶生长与枝晶熟化过程。结果表明：在枝晶生长初期主要是初生枝晶臂的长大,形成二次或更高次枝晶臂。当侧向分枝生长到边界后,二次枝晶臂停止生长,从而进入熟化阶段。枝晶的等温熟化模式主要是小枝晶臂的熔化、枝晶臂的合并与熔断,枝晶分枝的平滑化以及小液滴的圆滑化。当凝固时间小于0.7ms,固相分数增加的快,枝晶的生长成为主导;当凝固时间大于0.8ms,固相分数变化不明显,枝晶的熟化成为主导.     

凝固过程微观组织数值模拟研究进展

介绍目前几种主要的微观组织模拟方法、确定性方法、随机性方法和相场法及其主要建模思想和优缺点.分析了各方法在凝固过程微观组织模拟方面的国内外研究进展和现状.研究结果表明,多种模型相结合与宏观场模拟相耦合是今后凝固微观组织数值模拟的发展趋势.     

铸件凝固过程的微观组织数值模拟研究进展

对目前国内外铸件凝固过程微观组织数值模拟的研究进行了回顾.重点介绍了铸件凝固组织模拟的3类方法确定性方法、随机性方法、相场方法.评述了当前使用的数学模型的特点及局限性.总结了微观组织数值模拟研究的现状及其发展趋势.     

六角冰晶生长过程的相场模拟

为了研究空气中过冷水滴附着船舶上层建筑后结冰过程的微观机理,本文进行了冰晶生长数值模拟研究。基于相场法中经典的Kobayashi模型,采用有限差分法九点差分格式离散偏微分方程,借助Python语言编程工具实现了冰晶生长的模拟及可视化。通过主要参数的敏感性分析,发现界面宽度均值、融化温度等参数对冰晶生长及最终形貌存在不同程度的影响,枝晶生长模拟过程与显微镜实验观察结果相一致,并与自然界真实存在的雪花轮廓相似,验证了本文数值方法的可靠性,对冰晶生长过程的数值模拟,进一步揭示过冷水滴附着结冰过程的微观机理。     

相场法模拟Al-Cu合金连续冷却枝晶生长

采用相场、浓度场耦合的相场法,模拟了Al—Cu合金连续冷却条件下的枝晶生长过程．与以往的研究不同,本文通过指定过冷度序列,用一系列的等温凝固逼近连续冷却过程,因此避免了传统计算中温度场与相场分别采用宏观和微观两套网格及时间步长的问题．相场参数通过有限薄界面条件（thin interface limit）获得,模拟中考虑了各向异性、浓度扰动等影响．同时通过浓度场计算分析了晶内偏析现象．     

相场法模拟烧结后期陶瓷晶粒生长及气孔组织演化研究

采用相场模型模拟了烧结后期陶瓷微观组织演化过程。在二维模拟系统中分别设置不同大小、含量以及数量的气孔,分析了气孔的脱钩现象,研究了烧结后期气孔对陶瓷晶粒生长动力学的影响规律。模拟结果表明,陶瓷晶粒尺寸与气孔率和气孔数量成反比,与气孔尺寸成正比。     

元胞自动机法在316LN不锈钢晶粒长大过程模拟中的应用

结合晶粒长大过程中的物理基础,采用热激活、曲率驱动和能量耗散机制,引入能量降幅最大判据,建立了描述316LN不锈钢晶粒正常长大的元胞自动机模型,对316LN不锈钢晶粒长大过程进行模拟,模拟结果较准确地反映了晶粒正常长大规律。通过将模拟和试验的晶粒生长指数进行对比,表明在试验温度范围内,该模型可用于预测316LN不锈钢的晶粒尺寸。     

基于元胞自动机法的铝合金定向凝固过程微观组织数值模拟

基于溶质扩散和界面能的作用,考虑成分过冷、曲率过冷和界面能各向异性和界面扰动,并改进了溶质再分配的算法以及界面液相浓度偏导数的离散格式,建立了凝固过程中晶体的生长模型。利用此模型并采用元胞自动机方法对铝合金定向凝固过程中的平界面、胞状和枝晶状三种典型界面形貌演化进行了模拟,并把模拟参数和模拟结果与经典凝固理论进行了比较,发现在G/V值略小于成分过冷判据给出的临界值时就已经获得平界面。并验证了平均一次枝晶间距与温度梯度和抽拉速度的变化关系,与理论结果吻合较好。     

基于CAFE法的单晶铜杆热型连铸过程晶体生长模拟

基于元胞自动机(CA)和有限元(FE)耦合法对单晶铜杆热型连铸过程中晶粒生长及演化过程进行了模拟,获得了稳定状态下铸棒内温度分布及液固相界面的位置和形态,模拟了连铸初期沿热流方向细小等轴晶快速合并形成柱状晶的过程,采用截面形态和极图法分析了定向凝固条件下各个生长时刻的晶粒形貌和晶粒生长取向以及晶粒竞争生长过程中的快速淘汰和慢速淘汰阶段,为热型连铸工艺优化提供了依据。     

轿车液压挺杆挤压工艺设计及数值模拟

采用等温挤压成形工艺制造液压挺杆,并结合刚塑性有限元软件进行了相应的数值模拟分析.通过分析成形过程中的应力应变载荷以及摩擦等因素,确定了合理的工艺加工参数.     

晶粒长大的蒙特卡罗模拟及其算法应用研究

概述了蒙特卡罗方法的基本思想和蒙特卡罗方法在模拟材料的微观组织结构演变的应用；并且较详细地介绍了蒙特卡罗在模拟材料微观组织演变时常用的几种算法：标准算法、改进算法和新近提出的一些其他算法．在此基础上，通过编程实现了该算法并进行了两个模拟算例．正常晶粒长大时和超塑性变形时，该算例验证了蒙特卡罗方法在模拟材料微观组织演变的有效性．     

晶粒长大动力学的计算机模拟

利用元胞自动机模型研究了2维晶粒长大的动力学,模型将微观结构映射到离散的格点上进行研究;微观结构演化的研究是通过考察晶粒大小和形状随时间的变化来实现的。精确地再现了文献中理论推导的结果;研究了复杂结构下的晶粒长大动力学曲线;考察了控制参数对于晶粒长大动力学过程的影响;并具有一定的一般性,可以用于多种情况下的模拟。     

关于复合型疲劳裂纹扩展的数值模拟技术

详细描述了作者最近提出的一种新的复合型疲劳裂纹扩展的数值模拟技术。扼要介绍了两个常用的近似分析模型。通过对受单轴循环载荷作用的中收斜裂纹板的疲劳扩展分析，对两个常用的近似分析模型进行了评价。