一种用于微观组织模拟的三维元胞自动机模型

元胞自动机是复杂体系的一种理想化模型,特别适合于处理那些难以用数学定量描述的复杂动态体系问题,如材料微观组织的演变模拟．它非常适合于计算机模拟实施．利用C 计算机语言,运用OpenGL网形函数库建立了一种三维元胞自动机模型．该模型具备了经典元胞自动机的基本特征,因此可以根据需要进行扩展．由于运用了0penGL的实时3D技术使得模拟结果更加逼真,并可以从多角度进行观察．文中运用该模型进行了简化的枝晶生长模拟,并与二维的模拟结果进行比较,验证了该模拟的正确性．     

纯铜在凝固中微观组织演化的模拟

利用连续准瞬时形核模型和CA模型，结合凝固过程中传热、枝晶尖端生长动力学等因素作用，建立了一个二维元胞自动机模型，并根据这个模型模拟了纯铜铸件在凝固过程中形核、生长的微观过程．将模拟结果与实际组织进行比较表明，该模型可以近似地描述纯铜的凝固组织。     

Mg含量对Al-Cu-Mg合金定向凝固组织的影响

建立模拟多元合金树枝晶生长的三维元胞自动机模型,耦合合金热力学和生长动力学计算,模拟预测Al-Cu-Mg合金定向凝固组织形成过程,考察Mg含量对定向凝固一次枝晶间距的影响。结果表明,在相同凝固条件下,定向凝固一次枝晶间距随着Mg含量的增加而增大,定向凝固二次枝晶间距随着Mg含量的增加而减小。     

元胞自动机与计算机模拟

元胞自动机是时间和空间都离散、物理参量只取有限数值集的物理系统的理想化模型，在该系统中每个元胞都具有其内在状态，并由有限数量的信息位组成：近年来，元胞自动机模型应用于各个领域，特别在计算机模拟中取得了较大进展。本文将从介绍元胞自动机理论入手，探讨元胞自动机技术应用于计算机模拟。     

复杂系统下群体行为的建模与模拟

把群体看成复杂系统,用综合集成研讨体系,从宏观和微观、定性和定量2个方面分析群体复杂性的表现形式,提出了一种描述群体适应性学习能力的模型,借助元胞自动机理论提供了模拟和预测群体行为的可行方法。     

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。     

铝合金元胞自动机-有限单元法微观组织模拟

利用有限元商业软件CALCOSOFT2D中的元胞自动机模型,模拟了Al-Si(w(Si)=7%)合金的凝固组织的演变过程,形核模型采用基于高斯分布的连续性形核模型,枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT模型.探讨了形核参数、冷却条件等参数对枝晶模拟结果的影响,得到了不同情况下的枝晶演变组织,结果显示能合理反映实际金属凝固物理过程.     

CA法模拟各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶生长的影响

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,建立了单个枝晶的生长模型.应用该模型将有限体积法与元胞自动机相结合,对Al-4%wtCu合金的枝晶生长过程进行了计算机模拟研究.结果发现:界面能各向异性和Gibbs-Thomson参数对枝晶的形貌和生长速度有着重要影响,随着Gibbs-Thomson系数和各向异性强度的减小,枝晶臂沿优先生长方向出现分裂,且生长速度也随之减小.     

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。     

耦合元胞自动机模型及其在Mathematica中的实现

提出了一种耦合元胞自动机模型,并就具有置换作用的元胞自动机对进行了模拟研究,并提供了其在Mathematica4．0中的程序实现,实际结果显示,耦合元胞自动机模型具有丰富的内涵。     

基于元胞自动化模型的三维雪花晶体近似模式的产生（英文）

摘要：关于雪花生长过程的计算机模拟已经受到了广泛关注.其中,元胞自动化模型是一种基于网格和简单规则的计算方法.尽管这是一种简单的模型,但其在模拟复杂过程(比如:生命现象,晶体生长和湍流)时往往能取得较好的结果.提出了一种由传统的二维模型扩展而来的三维雪花晶体生长方法.计算机模拟结果显示提出的方法能够更精确地模拟出三维雪花的晶体化过程.     

硫酸钾晶体生长速率的研究(Ⅰ)

采用流化床对硫酸钾晶体生长速率进行研究。实验表明：硫酸钾晶体生长线速率随溶液过饱和度、粒径增大而加快，与流速关系不大。硫酸钾结晶过程在实验研究范围内，属于表面反应控制。添加剂的加入不但影响晶体的生长速率，还影响其晶习。     

核电水室封头高效切削加工及刀具失效分析

水室封头是AP1000核岛核电站中蒸汽发生器的重要零部件,是典型的核电大型异型零部件.水室封头的整个加工过程复杂,工艺要求严格,刀具破损情况严重,生产效率极低,因此严重影响我国核电工业的发展.从水室封头加工工艺、水室封头材料SA508Ⅲ钢的加工特性、水室封头加工刀具的主要破损形式及原因等几方面进行分析和探讨,并对水室封头加工过程进行虚拟加工分析,针对水室封头加工的特点提出几种延长刀具寿命措施,并设计了专用层切车刀和仿形铣刀片,从而为提高水室封头切削加工效率和刀具寿命提供支持.     

单晶金刚石生长过程中的应力研究

使用实验室自制的10 kW微波等离子体设备,研究单晶金刚石不同生长阶段的应力表现形式。通过等离子状态参数模拟和发射光谱诊断,研究不同生长阶段几种主要基团的分布和含量;通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪对金刚石的表面形貌和结晶质量进行表征。在整个生长阶段,单晶金刚石边缘区域的电场密度和等离子密度逐渐增强,在功率一定的情况下,中间区域的等离子密度会削弱,并且随着时间延长厚度增加,等离子体状态参数差别越明显,导致单晶金刚石生长模式发生改变,表面的层状生长改为梯度生长,边缘的多取向竞争生长失衡,取向杂乱的多晶在边缘处产生,在这种生长模式影响下,单晶金刚石的生长应力和热应力交替影响其生长状态。结果导致在生长初期,单晶金刚石应力较小且分布均匀,随着时间延长厚度增加,单晶金刚石受缺陷导致的生长应力和温差导致的热应力影响递增,产生裂纹。     

可降解生物陶瓷体内演变过程的模拟

元胞自动机是复杂系统的重要研究方法，基于元胞自动机理论建立了可降解生物陶瓷植入体内后的吸收和骨化模型，其研究目的是通过仿真建模探讨可降解生物陶瓷的降解和新骨形成的机理。通过编程动态实现了仿真过程，获得了材料降解和新骨生长的动力学曲线，仿真结果与动物实验结果基本一致。     

基于“战斧”导弹目标的高炮虚拟视景仿真

运用Matlab工具对高炮火控系统及其外弹道轨迹进行了仿真;采用Pro／E和Creator相结合的方法建立了复杂虚拟现实模型;利用Vega读取Matlab仿真得到的数据,通过VeaAPI在VisualC＋＋平台编程实现了虚拟视景仿真;结合实际给出了导弹拦截的仿真算例．     

垂直Bridgman生长晶体界面的监测研究

单晶半导体材料的垂直生长都使用了Bridgman法。在晶体生长过程中对固液界面的位置和形状进行监测虽十分重要却相当困难。该文探讨了根据许多半导体材料的电导率在固态与液态时相差很大这一特性来监测碲化镉晶体生长的涡电流技术的可行性,并在此基础上提出了一种新的描述晶体界面位置变化的冷态模拟方法,并经实验证实该方法可成功地描述晶体界面的位置及形状的变化。     

制造系统的评估和优化方法探讨

介绍了并行仿真器中开发自律的、有通讯和协作功能的Agent。计算机仿真仅是一个工具,不直接提供解释。在仿真中使用Taguehi实验设计法能同时考虑复杂集成制造系统运行条件的评估和优化,并解决决策问题。     

单晶铜弯曲裂纹萌生和扩展的分子动力学模拟

为了在微观尺度上研究单晶铜的弯曲裂纹萌生和扩展机理,建立了单晶铜弯曲变形的分子动力学模型,应用速度标定法控制温度,采用Morse势进行了单晶铜的弯曲变形分子动力学模拟。研究表明:应变能的不断积累使晶体内部产生空位,材料的裂纹萌生于空位,空位的合并形成纳米级裂纹,后续微观裂纹的扩展类似于宏观裂纹;裂纹缺陷促进了裂纹的萌生和扩展。     

基于粒子系统的特形焰火模拟与实现

通过分析特形焰火复杂造形的特点, 设计了一种特形焰火的模拟函数, 通过改变参数及参数的取值实现了多种特形焰火的模拟。基于粒子系统对所设计的特形焰火函数进行了实际的模拟实验, 结果表明, 利用不同的参数变换可以方便地完成多种特形焰火的模拟。通过与实际场景画面的结合, 得到了较好的特形焰火模拟效果。