磁性薄膜生长的元胞自动机模拟

采用原子嵌入势,用元胞自动机方法模拟了铁(001)面上的薄膜生长。研究了溅射原子的沉积、迁移扩散和再蒸发3个主要的过程。发现溅射功率和基底温度对薄膜表面所形成岛核的形态影响很大,定量计算了当溅射功率和基底温度变化时岛的均匀度。给出了对于实验有指导意义的结论。     

埋地管道土壤腐蚀的元胞自动机模拟

采用元胞自动机对土壤腐蚀环境中埋地管道金属表面的局部腐蚀损伤演化过程进行研究.以扩散过程为控制因素的金属腐蚀体系为研究对象,采用一个新定义的局部规则反映腐蚀现象中的基本化学物理过程.结合埋地管道腐蚀环境,对金属表面蚀坑生长过程进行模拟,得出蚀坑等效半径和蚀坑深度变化规律.     

Fe-C合金凝固组织元胞自动机-有限单元法三维模拟

使用有限元商业软件CALCOSOFT3D中的元胞自动机模型,对Fe-C合金凝固过程微观组织进行了模拟.形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,两种形核分布函数分别处理型壁和熔体内部的形核:枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT模型.计算了不同浇注温度、对流换热系数及溶液内部形核过冷度对凝固组织的影响.随着浇注温度从1778K升到1823K,晶粒密度由1.993×10~7m~(-2)减小到1.983×10~7m~(-2),晶粒平均半径从183μm增大到196.3μm;当对流换热系数由500W/(m~2·K)增加到5000W/(m~2·K),晶粒密度由2.114×10~7m~(-2)减小到1.983×10~7m~(-2),晶粒平均半径从161.2μm增大到196.3μm;随着最大形核过冷度的增大,晶粒平均半径增大,当过冷度为8,平均晶粒半径达到233.8μm.     

储罐底板腐蚀穿孔的元胞自动机模拟

分别用两个元胞自动机模型对油罐底板上、下表面的点蚀生长过程进行研究。根据元胞自动机的机理和底板上、下表面的腐蚀机理,建立了元胞自动机模型的演化规则,并对底板腐蚀过程中的电化学反应和扩散过程进行了模拟。结果表明元胞自动机方法可用于油罐底板腐蚀穿孔的模拟。     

元胞自动机方法模拟材料点蚀过程的建模过程

基于元胞自动机模型的框架特性,构建了模拟材料多点蚀过程的元胞自动机(CA)模型框架.简要介绍了CA作为一个物理系统模型的优点,提出了模拟材料多点腐蚀初期和增长期的计算机模型原理,最终提出了点蚀的CA模型.     

Fe-C合金凝固组织元胞自动机一有限单元法三维模拟

使用有限元商业软件CALCOSOFT3D中的元胞自动机模型,对Fe-C合金凝固过程微观组织进行了模拟.形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,两种形核分布函数分别处理型壁和熔体内部的形核;枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT模型.计算了不同浇注温度、对流换热系数及溶液内部形核过冷度对凝固组织的影响.随着浇注温度从1778 K升到1823 K,晶粒密度由1.993×107m-2减小到1.983×107m-2,晶粒平均半径从183μm增大到196.3 μm;当对流换热系数由500 W/(m2·K)增加到5000 W/(m2·K),晶粒密度由2.114×107m-2减小到1.983×107m-2,晶粒平均半径从161.2 μm增大到196.3 μm;随着最大形核过冷度的增大,晶粒平均半径增大,当过冷度为8,平均晶粒半径达到233.8 μm.     

基于元胞自动机的图像法检测抑菌圈

针对工业冷却水行业对抗生素类杀生剂的药效评价所采用的微生物抑菌圈直径法,提出了一种图像法测量抑菌圈直径.在获得抑菌圈图像后,首先进行灰度化和维纳滤波图像增强预处理,然后基于Hough变换提取抑菌圈图像,最后经过元胞自动机进行抑菌圈边缘检测,计算出抑菌圈直径.另外,与常规图像边缘算子(Prewitt和Canny)进行了对...     

埋地管道点蚀生长的三维元胞自动机模拟

采用一个三维元胞自动机模型对土壤腐蚀环境中管道金属基体坑点的生长、演化过程进行研究。模拟结果得到了不同条件下管道腐蚀损伤过程的瞬像,并提出了蚀坑宽径比、蚀坑深度比及蚀坑形状参数等一系列腐蚀损伤参数,对管道腐蚀损伤程度进行了定量描述。     

基于元胞自动机的杆系结构弹塑性分析及软件开发

利用最小势能作为各节点的位移收敛处理,实现了各个元胞间不平衡力的计算,用面向对象技术开发了基于元胞单元法的杆系结构弹塑性静力分析软件.通过实例分析证明了元胞单元法分析弹塑性结构正确性,并能达到有限元相同的精度,是一种并行算法.     

基于元胞自动机的景德镇南河流域窑址景观演变

以景德镇陶瓷历代窑址景观中的典型代表─南河流域窑址景观格局演变为研究对象,用元胞自动机理论对南河流域窑址中湖田窑址和银坑坞窑址的景观格局演变构建模型,并在FlashCS3.0软件环境下利用ActionScript3.0脚本语言编程实现此模型。通过此模型验证了南河流域窑址中湖田窑址、银坑坞窑址景观格局的演变规律,得出以下这些推论:1)南河流域窑址景观格局的演变取决于自然环境、社会经济两个要素;2)被观察到的窑址景观状态改变会影响该景观所在区域周边林地的相应变化;3)演变结果跟目前窑址遗存信息基本吻合。为窑址景观格局的演变提供了一种新的思路。     

添加晶粒长大抑制剂对细粒度金刚石复合片烧结的影响

研究添加不同晶粒长大抑制剂对晶粒度1μm的细粒度金刚石复合片晶粒异常生长过程及其抑制作用的影响,并对其作为刀具材料的切削结果进行了比较。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计对细粒度金刚石复合片进行微观组织研究和性能测试,发现TiC与cBN两种晶粒抑制剂均能对晶粒异常长大起到抑制作用,添加cBN能够获得均匀的组织,对两种抑制剂的作用机理进行了探讨。研究中还发现超高压烧结中腔体内局部温度差异过大会导致在较高温区发生晶粒异常长大。     

BaTiO_3烧结过程中异常晶粒长大的研究

采用了两种不同的商业BaTiO3纳米粉体(以下称为s-1#粉和s-2#粉)进行水系流延成型及烧结研究。首先对这两种粉体进行表征,通过SEM观察两种粉体的平均粒径为100nm,球形;通过X荧光元素分析,获得其所含元素的对比;然后对其进行水系流延成型,在1300℃烧结,两种粉体所获得的晶相均为立方相;通过XRD分析s-2#粉及其烧结体的衍射峰,发现由于烧结过程中Sr的固溶使得烧结体相对于粉体的衍射峰向高角度偏移;SEM观察s-1#粉烧结体发现,有异常晶粒长大现象并对其不同区域进行能谱分析,结果表明,硅含量是导致烧结体异常晶粒长大的主要原因。     

露天矿汽车运输系统模拟的一种新方法

应用元胞自动机模型，提出了露天矿汽车运输系统动态模拟新方法，该方法将时间、空间和系统行为三者紧密地联系在一起，在较为形象、直观和真实的条件下对运输系统进行了模拟。     

基于元胞蚁群算法的卧式内压容器优化设计

基于元胞蚁群算法的原理和模型,建立了以卧式内压容器壳体质量最轻为设计目标,以内径和壁厚为设计变量的优化设计的数学模型,利用元胞蚁群算法用Matlab语言编写了卧式内压容器优化设计的通用程序,并给出了一个优化设计的实例以及计算结果。     

Al-Si合金凝固组织的三维模拟及预测

用有限元商业软件PROCAST中的CA-FE模型,对不同工艺条件下Al-Si合金A104的凝固组织进行了三维模拟及预测,并进行了热态验证实验.研究结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,能够较为准确地反映出等轴晶和柱状晶的分布位置、比例和大小;当浇注温度从903K增大到993K,铸件凝固组织中柱状晶比例由22%增大到45%,且晶粒组织明显变得粗大;当冷却强度从500 W/(m2.K)增大到4000 W/(m2.K),铸件凝固组织中柱状晶比例明显增大,由14%增大到38%.     

从Marangoni对流胞元到大尺度界面变形的动力学不稳定性

The interplay between chemistry and interfacial-tension-driven hydrodynamic instabilities has been studied experimentally. The system on hand consists of two immiscible liquids separated along an initially plane interface at which an interfacial reaction takes place to produce in situ a surfactant. It is identified that the dynamics of the system depends on the orientation of the Hele-Shaw cell with respect to the vector of gravity. If the nele-Shaw cell is placed vertically, Marangoni cells with vigorous convection develop in both phases along a nearly planar interface. However, if the Hele-Shaw cell is tilted off the gravity, the instabilities in the system are characterized by the large scale interracial deformation with a spatio-temporal periodicity together with the chemo-Marangoni convection. The focus is on the exploration of the transition from the cellular mode to the large scale interfacial deformation.     

基于LBM-CA耦合模型的定向凝固多晶硅小平面枝晶生长数值模拟

为了更好的研究高各向异性小平面枝晶生长。提出了一种综合考虑动力学各向异性和界面能各向异性的小平面枝晶生长的格子Boltzmann方法-元胞自动机(LBM-CA)耦合模型,对硅小平面枝晶的生长过程及生长形状进行模拟;验证所采用的新动力学各向异性方程的正确性;研究了界面能各向异性、动力学各向异性和过冷度对小平面枝晶生长的影响。结果表明:小平面枝晶较非小平面枝晶表现出更强的各向异性;界面能各向异性系数的增大,小平面枝晶生长的各向异性显著增大,生长速率变化、部分取向缺失;过冷度的增大,硅晶体由小平面晶粒生长变为小平面枝晶,其各向异性也显著增强,取向缺失增加,棱角更加明显,二次枝晶臂生长速率加快;动力学各向异性增大,二次枝晶臂生长速率、长度和数量均有增加。     

基于CA-LBM三维模型的硅小平面枝晶生长数值模拟

为了解析硅小平面枝晶生长机制,真实再现其生长过程,建立了三维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(CA-LBM)耦合模型,通过元胞自动机计算硅枝晶的生长,通过格子Boltzmann方法计算硅晶体凝固过程的温度场,通过硅晶体生长过程中释放出的凝固潜热将二者耦合,并引入高各向异性函数,对硅三维小平面枝晶的生长进行了数值模拟。分析了界面能各向异性及初始过冷度对三维小平面硅枝晶形貌的影响。结果表明:三维硅小平面枝晶具有很强的各向异性,三维模型能更真实准确地模拟硅小平面枝晶的生长。