單相材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶元胞自動(dòng)機(jī)模型的改進(jìn).pdf

1、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是金屬熱塑性加工過程中最重要的物理冶金過程之一，采用計(jì)算機(jī)模擬方法實(shí)現(xiàn)其顯微組織演變的預(yù)測和控制，對于確定最佳的工藝參數(shù)從而優(yōu)化產(chǎn)品的組織性能有極其重要的意義。
　　近年來，元胞自動(dòng)機(jī)（Cellular Automata，簡稱CA）方法以其算法結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算效率高、可直接考察局部交互作用及其對體系復(fù)雜行為影響的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于金屬材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶組織演變仿真。但是，由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的影響因素及其作用機(jī)制較為復(fù)雜，加之現(xiàn)

2、有實(shí)驗(yàn)技術(shù)所限，所發(fā)表的相應(yīng)模擬研究結(jié)果與實(shí)際相比仍有較大差異?？傮w看來，目前影響單相金屬材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶CA仿真精度的主要問題在于:①作為檢驗(yàn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶仿真精度的基本方法-熱模擬實(shí)驗(yàn)所獲得的宏觀流變應(yīng)力曲線的模擬精度仍有待進(jìn)一步提高;②模型自身精度的改善，如恒形核率是否合理、動(dòng)態(tài)回復(fù)位錯(cuò)密度增量的解析精度控制、三叉晶界優(yōu)先形核等問題一直沒有得到解決。考慮到問題①屬于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)，本文側(cè)重于問題②的解決開展了相關(guān)研究。
　　首先，

3、基于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模擬理論、閉環(huán)控制原理以及黃金分割原理，提出了采用應(yīng)力差閉環(huán)控制-黃金搜索法來搜索、確定真實(shí)的瞬態(tài)形核率，據(jù)此創(chuàng)建了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶CA模型，并對HPS485wf橋梁鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果表明，這一方法合理、有效;與恒形核率模型相比，所建模型明顯改善了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶流變應(yīng)力的模擬精度及其穩(wěn)定性，較前期所建的恒形核率的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶CA模型相比，流變應(yīng)力差的最大值δmax及平均值(δ)分別相對降低93.269％及87.50

4、％，同時(shí)使得動(dòng)態(tài)再結(jié)晶面積分?jǐn)?shù)的模擬精度有所提高。
　　然后，針對動(dòng)態(tài)回復(fù)階段流變應(yīng)力模擬精度不高的問題，再次利用應(yīng)力差閉環(huán)控制-黃金搜索法所確定的最優(yōu)位錯(cuò)密度增量值取代唯象模型計(jì)算值，將改進(jìn)的動(dòng)態(tài)回復(fù)位錯(cuò)密度模型引入基于瞬態(tài)形核率的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶元胞自動(dòng)機(jī)模型，進(jìn)行了HPS485wf鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶仿真。結(jié)果表明，在滿足設(shè)定的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶流變應(yīng)力模擬精度的前提下，動(dòng)態(tài)回復(fù)位錯(cuò)密度模型的改進(jìn)進(jìn)一步改善了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶全程流變應(yīng)力的模擬精度，較