[發明專利]一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法

有效

• 申請號: 201610060605.9
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105653822B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 藺永誠;劉延星;陳明松
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1：生成初始微觀組織的步驟；

步驟2：模擬靜態再結晶行為的步驟；

所述步驟1包括如下子步驟：

(1)選定模擬區域，將模擬區域離散為由元胞構成的網格，設定總的模擬步數；

(2)給元胞狀態變量賦初值，所述元胞狀態變量包括晶粒編號變量和晶粒取向變量；

(3)在選定模擬區域內隨機選取N_g個元胞，并給所選取的N_g個元胞賦不同的晶粒編號變量和晶粒取向變量；

(4)對所有元胞逐一進行以下計算：假設當前元胞的狀態轉變為鄰居元胞的狀態，計算系統能量的變化，若系統能量降低，則將當前元胞的狀態轉變為鄰居元胞的狀態；

(5)重復所述步驟1的子步驟(4)，直至完成所述總的模擬步數；

所述步驟2包括如下子步驟：

(1)確定時間步長Δt和總模擬時間t_total，為元胞狀態變量賦初值；所述元胞狀態變量包括位錯密度變量、再結晶次數變量、晶界遷移距離變量、晶粒編號變量以及晶粒取向變量；所述位錯密度變量初值為ρ₁，所述再結晶次數變量初值為0，所述晶界遷移距離變量初值為0，所述晶粒編號變量和所述晶粒取向變量以所述步驟1的計算結果為初值；

(2)模擬靜態再結晶形核的子步驟；

(3)模擬靜態再結晶晶粒長大的子步驟；

(4)判斷是否達到所述總模擬時間，若未達到，則再次執行所述子步驟(2)和所述子步驟(3)，若已經達到所述總模擬時間，則停止模擬；

所述步驟2的所述子步驟(2)包括如下步驟：

a.統計原始晶界上的元胞個數N_pg；

b.計算靜態再結晶形核率計算公式為：

其中，C₁、C₂和Q_n為材料參數，G為變形儲能，G₀為靜態再結晶形核所需的臨界儲能，R為理想氣體常數，T為變形溫度；所述材料參數C₁的取值范圍為900-1500，所述材料參數C₂的取值范圍為0-100，所述材料參數Q_n的取值范圍為10⁵-10⁶；

c.計算靜態再結晶形核的元胞個數N_n，且式中A_c為單個元胞面積；

d.給所有位于原始晶界上的元胞賦一個形核概率P_n，且P_n＝N_n/N_pg，將所述形核概率P_n與計算機生成的隨機數進行比較，若所述形核概率P_n小于所述計算機生成的隨機數，則當前元胞被選定為靜態再結晶晶核，并將所述當前元胞的位錯密度變量重置為ρ₀、再結晶次數變量加1和晶界遷移距離變量置零；

e.重復所述步驟2中的子步驟(2)的步驟d，直至選出N_n個靜態再結晶晶核；

所述步驟2中的子步驟(3)包括如下步驟：

a.計算晶界遷移驅動力P，P＝τ(ρ₁-ρ₀)，式中的τ為位錯線能量；

b.計算晶界遷移速率V，V＝MP，式中的M為晶界遷移率，計算公式為

其中，δD_0b和Q_b為材料參數，δD_0b的取值范圍為10^-11-10^-10，Q_b的取值范圍為10⁵-10⁶，b為伯氏矢量，k為玻爾茲曼常數；

c.計算所述晶界遷移距離變量L，L＝VΔt；

d.若晶界遷移距離變量L大于相鄰兩個元胞之間的距離，則將當前元胞的狀態轉變為再結晶次數變量大于1的鄰居元胞的狀態。