基于溫度場(chǎng)的微觀組織生長(zhǎng)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、在材料研究和工業(yè)應(yīng)用中，長(zhǎng)期以來(lái)基礎(chǔ)學(xué)科的理論知識(shí)和經(jīng)典理論難以定量指導(dǎo)鑄造成形過(guò)程，鑄造工程的工藝設(shè)計(jì)只能建立在“經(jīng)驗(yàn)”基礎(chǔ)上。計(jì)算機(jī)模擬材料模型的建立大大節(jié)省了解決問(wèn)題的時(shí)間和縮短了生產(chǎn)周期，同時(shí)也節(jié)約了開(kāi)支，使材料的研究和應(yīng)用跳出了傳統(tǒng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法而發(fā)展為基于原理的方法。 本文主要是對(duì)鑄件凝固過(guò)程中二維宏觀溫度場(chǎng)的變化過(guò)程和微觀組織的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行模擬，對(duì)宏觀溫度場(chǎng)的模擬主要是利用傅立葉傳熱的基本方程，采用有限差分的方法對(duì)

2、傅立葉基本傳熱方程進(jìn)行離散，考慮了三類主要邊界條件，對(duì)宏觀溫度場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)均勻分布溫度場(chǎng)和非均勻分布溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，得到了溫度的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程；同時(shí)，對(duì)微觀生長(zhǎng)過(guò)程的模擬采用CA(CellularAutomata)模型與宏觀傳熱計(jì)算相結(jié)合，模擬鑄件凝固過(guò)程中微觀組織的形成過(guò)程。在模擬晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中考慮了形核過(guò)程的隨機(jī)性與晶粒生長(zhǎng)的確定性。采用連續(xù)形核模型來(lái)描述液相中的自發(fā)形核。基于簡(jiǎn)化的晶粒形狀，建立了模擬晶粒生長(zhǎng)形貌的二維數(shù)學(xué)物理