焙烧过程晶粒生长的Monte Carlo模拟

基于Monte Carlo（MC）方法,根据晶粒生长机理建立改进的转换概率模型,在不同焙烧温度、焙烧时间和激活能条件下可实现晶粒生长过程结构演化的计算机模拟,对模拟和实验数据进行分析,结果表明：当晶粒生长指数为2.17时,模拟与实验具有较好的一致性,从而得出焙烧过程晶粒的生长动力学模型;该模型能够较好地解释焙烧过程晶粒的生长过程,对晶粒生长动力学研究等具有一定的指导意义。     

异常晶粒长大的Monte Carlo模拟

采用作者提出的Monte Carlo Potts新模型，模拟研究了高纯铝在各向异性晶界能和晶界迁移率条件下晶粒长大的组织、动力学和晶粒尺寸分布特征，揭示初始组织织构强度对异常晶粒长大的影响规律。结果表明：各向异性晶界能和晶界迁移率使晶粒尺寸不均匀、形状不规则，降低了晶粒长大指数，晶粒尺寸分布偏离对数正态分布；异常晶粒长大只出现在中等强度的织构组织中，而不会在太强或太弱织构组织中出现。理论分析认为各向异性晶界能和晶界迁移率是异常晶粒长大的内因，织构是引起异常晶粒长大的外因，其强度决定了异常晶粒长大是否出现。     

晶粒长大介观尺度Monte Carlo方法实时模拟

提出了一个用于晶粒长大Monte Carlo模拟的实时计算新模型,基于该模型以及作者已提出的“择优转换原则”、“新结点再取向转换概率公式”等改进措施构建了一个Monte Carlo实时模拟程序,用于纯铝正常晶粒长大过程实时模拟。结果表明,Monte Carlo实时模拟程序有效地模拟了纯铝晶粒长大过程;实际时间treal与模拟时间tC。呈指数关系;模拟的晶粒长大速率与实际长大速率接近。     

一种改进的晶粒长大Monte Carlo模拟方法

简要回顾了晶粒长大理论并分析了现有Monte Carlo模拟方法的不足，提出了一个“择优转换”方法，确保节点转换时晶界向其曲率中心移动，以致模拟过程更接近物理基础，避免了重新形核的发生，使模拟效率大大提高，模拟的晶粒长大指数达到0．478，已接近理论值，组织形貌和实际材料正常晶粒长大组织基本一致．     

织构诱发异常晶粒长大的Monte Carlo模拟

利用欧拉角表示晶粒取向的Monte Carlo方法,模拟了异常晶粒长大过程。通过Voronoi模型产生了晶粒尺寸近似符合Lognormal分布且具有立方织构的初始组织,比较了该组织中不同织构半峰宽和体积分数对晶粒长大过程的影响。模拟结果表明:随着半峰宽变大,异常晶粒长大可能性和平均晶粒尺寸都变大;织构体积分数对异常晶粒长大的影响相对较小,只在半峰宽较小且体积分数很大时,才抑制异常晶粒长大,模拟结果与实验吻合。另外,模拟组织中平均晶粒长大速度不仅受到晶界迁移率的影响,而且受到异常晶粒长大数量的影响。     

蒙特卡罗方法及其在晶粒生长模拟中的研究进展

概述了蒙特卡罗（MC）模拟方法的基本原理及思想，介绍了当前蒙特卡罗模拟晶粒长大的主要方法和模型，综述了20年来国内外利用蒙特卡罗方法模拟晶粒长大过程，特别是焊接热影响区（HAZ）晶粒长大过程的研究进展，提出了目前研究中存在的问题及其今后发展的主要方向。     

Monte Carlo方法在定向凝固模拟中的应用

应用MonteCarlo方法模拟了定向凝固条件下微观组织的形成过程,同时还模拟了双向凝固,四连由表面向中心凝固及整体凝固的微观组织形成过程,模拟结果与实际情况非常接近,同时分析了MonteCarlo方法用于微观组织模拟存在的问题和不足之处。     

基于物质跃迁能垒改进正常晶粒长大的Monte Carlo模拟

在采用改进的Monte Carlo方法模拟正常晶粒的长大过程时,考虑到实际晶粒长大过程中物质状态跃迁需克服一定能垒,把跃迁能垒引入到状态跃迁概率计算中,使模拟过程所含物理意义更为明确。模拟结果表明:在各种模拟条件下得到的模拟晶粒长大指数为0.472～0.493,接近理论的晶粒长大指数(0.5)。改变模拟温度和能垒等模拟条件后,得到的晶粒形貌演变过程、晶界分布拓扑特征以及晶粒长大速率等模拟结果也均与晶粒长大动力学相关理论和实际晶粒长大规律相吻合。     

NdFeB合金粉末脱氢-再结合过程组织演变和晶粒生长的Monte Carlo模拟(英文)

基于歧化态NdFeB合金粉末脱氢-再结合相变过程中晶粒长大的机理,建立MC物理模型,实现了在不同脱氢-再结合处理温度下,再结合Nd2Fe14B相的晶粒生长过程结构演化的计算机模拟,以及晶粒生长动力学的研究。分析表明:该模型能较好地模拟脱氢-再结合过程的晶粒生长过程,并且在模拟时间区间内,平均晶粒生长指数n≈0.8,高于标准值0.5。     

三维Monte Carlo法模拟不同点阵类型的晶粒长大过程

利用Monte Carlo方法模拟了300×300×300三维正常晶粒长大过程,研究密排六方点阵的应用可行性及其特点,比较不同点阵结构以及不同范围的近邻结点的能量计算对晶粒长大过程的影响.通过综合分析晶粒长大动力学和拓扑结构发现,密排六方的点阵结构以及考虑更大范围近邻结点的能量计算方式更适合正常晶粒长大过程的模拟.     

蒙特卡罗模拟和实验验证纳米薄膜晶粒生长的厚度效应

利用各向异性的蒙特卡罗方法模拟了纳米薄膜在退火过程中的晶粒生长。模拟结果显示,纳米薄膜的厚度效应并非体现在晶粒生长的整个过程中,而是仅当平均晶粒尺寸达到厚度的0.8～1.2倍时才明显表现出来。为描述这种晶粒生长的动力学过程,需要对Burke方程添加一个与晶粒平均尺寸和薄膜厚度之比相关的因子进行修正。Ni/SiO2纳米多层薄膜晶粒生长的试验结果证明了修正方程的合理性。通过比较溶质拖曳、第二相拖曳和厚度效应的动力学方程,提出了一个更为普遍适用的动力学方程。     

矿井提升机故障树的蒙特卡罗法仿真

为了研究矿井提升机的可靠性问题,提出了一种基于蒙特卡罗算法的仿真运算。采用蒙特卡罗抽样方法,建立了故障树仿真模型,利用MATLAB对故障树的仿真模型进行了编程,最后对故障树进行了定量分析。通过计算,得出了故障树可靠性曲线、累积失效概率及基本单元模式重要度。结果表明：基于故障树的蒙特卡罗仿真可以作为预防矿井提升机故障的一种新的安全方法。     

Mo_2FeB_2基金属陶瓷液相烧结过程中硬质相晶粒生长的蒙特卡罗模拟

采用反应硼化烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,通过蒙特卡罗模拟方法对Mo_2FeB_2基金属陶瓷在液相烧结过程中硬质相晶粒的生长进行了研究。模拟中分析了蒙特卡罗步、液相体积分数和固液界面能对硬质相晶粒形貌的影响,并通过扫描电镜(SEM)研究了Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织中硬质相晶粒的形貌。将模拟结果同实验结果进行了对比,结果表明:硬质相晶粒生长受界面反应控制。硬质相晶粒平均长径比增大主要来源于高温液相烧结过程中硬质相不同晶面与液态粘接相之间的固液界面能的相对较大的差值。修正后的模拟结果与实验结果具有较好的一致性。     

回复与再结晶过程的Monte Carlo模拟研究

考虑回复机制,在原再结晶模型的基础上建立了一个考虑回复过程的Monte Carlo退火模型,并应用该模型模拟了冷轧纯铝板的退火过程.模拟结果与现有再结晶理论相一致:回复过程储存能的降低延缓了再结晶动力学;压下率的增大及退火温度的升高会缩短再结晶孕育期,提高再结晶速度.     

基于小位移旋量公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法

提出一种基于小位移旋量(SDT)公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法,通过分析装配精度链、装配结合面和结合面公差3个对装配精度具有重要影响的核心要素之间的关系,利用SDT理论和蒙特卡洛模拟法建立公差模型,再利用齐次变换理论建立结合面误差模型和装配精度模型,进而推导出装配体装配精度与结合面公差相关的映射模型;结合公差制造成本、装配精度可靠度原则,建立装配体装配精度的公差优化模型,并以顶尖装配体为例完成公差优化分析。研究发现:在满足装配精度可靠度的前提下,可使顶尖装配体加工成本降低9.02%,而装配精度可靠度提高至97.81%,验证了所提方法的有效性。     

基于元胞自动机法的等轴枝晶生长数值模拟

基于溶质扩散和界面能的作用,考虑成分过冷、曲率过冷、界面能各向异性和界面扰动等因素,建立了单个等轴枝晶的生长模型.采用元胞自动机(cellular automata)方法模拟了枝晶生长、界面扰动和分枝的竞争演化.对液相中的溶质传输进行了计算.通过模拟发现,凝同过程中溶质容易富集在枝晶臂之间,同时,随着凝固时间的延长,界面前沿的溶质浓度梯度逐渐下降.