相場
- PBX炸藥斷裂行為仿真計算方法研究
后針對新興的斷裂相場法闡述了其基本思想、優(yōu)勢及在PBX炸藥中應(yīng)用的不足,接著針對相場法的不足提出了考慮拉壓不對稱性的黏彈性斷裂相場計算方法,并通過多個實際算例展示了其對于PBX材料力學(xué)行為及結(jié)構(gòu)裂紋行為仿真分析的優(yōu)勢與潛力。1 現(xiàn)有斷裂計算方法從力學(xué)學(xué)科上區(qū)分,斷裂行為的仿真分析方法一般可分為損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)兩個分支。1.1 損傷力學(xué)損傷力學(xué)方面常采用含損傷本構(gòu)模型的方式進(jìn)行斷裂行為仿真,即在本構(gòu)模型中引入一個損傷因子,當(dāng)損傷因子達(dá)到1時便認(rèn)為失效,材料
火炸藥學(xué)報 2023年6期2023-07-14
- 脆性巖石多裂紋擴(kuò)展的復(fù)合型相場模型研究
型連續(xù)介質(zhì)方法—相場模型，通過引入相場變量φ代替新萌生的裂紋，基于變分原理[13]和Griffiths 斷裂理論[14]建立相場控制方程，使得在模擬計算過程時無需顯式地追蹤裂紋面，而是通過相場變量的自動演化獲取裂紋路徑及位置。因此，相場模型在處理三維以及多裂紋問題上具有收斂性好、計算簡便等優(yōu)點，已經(jīng)成為研究斷裂問題的重要方法之一。由于經(jīng)典的相場模型未區(qū)分正、負(fù)彈性應(yīng)變能，拉、壓應(yīng)力將產(chǎn)生相同的應(yīng)變能來驅(qū)動裂紋，從而在受壓時產(chǎn)生不真實的裂紋[15]。為模擬復(fù)
鐵道科學(xué)與工程學(xué)報 2023年2期2023-03-29
- 合金元素對鋯合金氧化膜晶粒演變影響的仿真實驗
第一性原理方法和相場方法等。其中，相場方法采用動力學(xué)微分方程來表示熱力學(xué)驅(qū)動、有序化、分解、擴(kuò)散等現(xiàn)象，可直接用來模擬材料微觀組織形成過程［4］。在晶粒演變領(lǐng)域，相場方法應(yīng)用最早也最成熟。Chen［5］以晶粒的取向作為序參量，構(gòu)造簡單的雙勢阱自由能函數(shù)，建立研究均勻場下晶粒演變的相場模型。以Chen的研究為基礎(chǔ)，眾多研究者在晶粒演變方面開展了大量的工作，如晶粒長大的Ostwald 熟化現(xiàn)象［6］，應(yīng)力［7］、第二相粒子［8］與缺陷［9］對晶粒長大動力學(xué)的影
實驗室研究與探索 2022年10期2023-01-27
- 強(qiáng)制對流影響下Fe-C 合金定向凝固微觀組織的相場法研究
究微觀組織演化的相場法被人們廣泛關(guān)注.其中，應(yīng)用相場法對定向凝固微觀組織生長規(guī)律的探索已經(jīng)取得大量成果.Takaki 等[5]和Shibuta 等[6]通過結(jié)合超級計算機(jī)和并行算法觀察到在二元合金定向凝固過程中，三維空間內(nèi)不利于定向凝固的枝晶和高度復(fù)雜的枝晶之間具有相互作用.Aufgebauer 等[7]、Ferreira 等[8]、Kundin 等[9]、以及Novokreshchenova 和Lebedev[10]相繼提出并修改出了新的相場模型，在預(yù)測
工程科學(xué)學(xué)報 2023年4期2023-01-07
- 相場模擬在食品冷凍冷藏領(lǐng)域的研究進(jìn)展
模型、概率模型和相場模型是目前研究冰晶枝晶生長的常用數(shù)值模擬模型[4]；確定性模型與概率模型都沒有辦法真實客觀地描述冰晶微觀生長的過程，且還需在研究過程中對晶界進(jìn)行繁瑣的追蹤，而相場模型可以通過與外場的耦合更好地展現(xiàn)出冰晶的微觀生長過程，因此相場模型是目前研究冰晶生長的主要模型，且已成為眾多領(lǐng)域中微觀組織模擬的研究熱點。2 相場法2.1 相場法的原理相場模型實質(zhì)是一種模擬枝晶生長的有效計算工具，以朗道理論為基礎(chǔ)，并引入相場變量作為序參量來區(qū)分過冷熔體中的固
農(nóng)產(chǎn)品加工 2022年5期2022-11-18
- 基于多項式型退化函數(shù)的脆性斷裂相場模型
學(xué)方法[10]、相場方法[11],這些方法將裂紋彌散化,描述裂紋的擴(kuò)展過程。近場動力學(xué)方法將固體力學(xué)中的變形協(xié)調(diào)方程和力平衡方程改寫為積分方程,從而描述裂紋的萌生、擴(kuò)展、分叉等問題[12-13]。然而,該方法難以與材料的本構(gòu)模型直接對應(yīng)。相場方法研究起源于1990年下半年,從那時起,就成為了一個重要的研究方向[14]。該方法通過引入一個場變量(序參數(shù))——相場,來描述系統(tǒng)中不同物理場之間的轉(zhuǎn)變,該變量在0和1之間變化,分別表示材料的完好狀態(tài)和完全破壞狀態(tài),
西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2022年5期2022-11-08
- 基于改進(jìn)相場法的鹽度對海水結(jié)冰微觀特性影響分析
茲堡-朗道理論的相場法是模擬凝固組織的一種有效方法，它能夠描述復(fù)雜的晶體形貌。該方法已成為模擬微觀組織演化的一種重要的、通用性極強(qiáng)的方法，成為模擬凝固過程中微觀組織演化的有力工具[6]。1998 年，Kobayashi[7]首先提出了擴(kuò)散邊界概念，并在此基礎(chǔ)上建立了第一個相場模型，進(jìn)行了金屬的凝固模擬；Wheeler 等[8]在模擬中將相場參數(shù)和實際物理量相結(jié)合，建立了WBM 模型；Karma 等[9]建立了KKS模型，并消除了界面厚度的影響，擴(kuò)大了模擬的
船舶力學(xué) 2022年10期2022-10-29
- 擴(kuò)展有限元法在斷裂力學(xué)相場模型中的應(yīng)用
為對網(wǎng)格的更改。相場法在模擬裂紋擴(kuò)展問題時則采取另一種思路，將表達(dá)破損區(qū)域的相場方程與力學(xué)方程耦合，從而使得裂紋可以自然擴(kuò)展，使得計算裂紋的前進(jìn)方向和距離不再必要。然而，由于相場法無法構(gòu)建出清晰的裂紋斷面，故該方法存在一些局限。例如，它很難模擬裂紋斷面之間的接觸及摩擦效應(yīng)，也會使裂紋區(qū)域單元的局部剛度趨于0而導(dǎo)致求解困難。在早期介紹水平集(Level-set)方法的文獻(xiàn)[9] 中，X-FEM被用來模擬完全破壞的區(qū)域(即空洞)。相場法方面的研究者受到啟發(fā)，使
航空學(xué)報 2022年9期2022-10-12
- 基于統(tǒng)一相場理論的鋰電池電極顆粒斷裂模擬研究1)
學(xué)者采用脆性斷裂相場模型,研究了嵌鋰和脫鋰過程中化學(xué)擴(kuò)散–力學(xué)變形耦合引起的陽極顆粒開裂行為;Zhang 等[15]則采用內(nèi)聚裂縫模型,模擬了在充放電循環(huán)過程下電極顆粒的裂縫發(fā)展.上述工作為研究鋰電池電極顆粒的力學(xué)失效行為奠定了良好的基礎(chǔ).然而,遺憾的是,這些研究大多采用內(nèi)聚裂縫模型或脆性斷裂相場模型: 前者假定裂縫尖端的最大應(yīng)力為一有限大小的材料參數(shù)(即內(nèi)聚力強(qiáng)度或破壞強(qiáng)度),并采用基于強(qiáng)度的起裂準(zhǔn)則描述裂縫起裂,雖然可以引入裂縫方向判據(jù)以確定裂縫擴(kuò)展路
力學(xué)學(xué)報 2022年9期2022-10-05
- 基于相場法的裂縫性地層壓裂裂縫延伸特征研究
]。近年來，基于相場法（PFM）建立的水力裂縫延伸模型引起了研究人員的關(guān)注，在該理論框架中網(wǎng)格邊界不需要和裂縫邊界重合，因此，裂縫延伸后不需要重新剖分網(wǎng)格。該方法可以靈活地處理多物理場作用下裂縫的萌生、演化、匯集和延伸[22-24]。PFM是根據(jù)變分法原理建立的[25-30]，該方法使用連續(xù)擴(kuò)散的相場變量c來描述裂縫，c的變化范圍在0和1 之間，當(dāng)c等于0 或1 時，分別代表巖石完好無損和完全破裂（圖1）[31]。圖1 相場法示意圖[31]Fig.1 Sc
油氣藏評價與開發(fā) 2022年4期2022-08-31
- 基于相場法的沉管隧道結(jié)構(gòu)損傷區(qū)識別
前研究斷裂問題的相場法[16-18]引入沉管隧道領(lǐng)域，用相場法來對沉管隧道結(jié)構(gòu)的損傷斷裂區(qū)進(jìn)行識別。具體地，以襄陽市某沉管隧道為例，采用譜分解相場法，建立二維相場分析模型，對該沉管隧道的結(jié)構(gòu)損傷斷裂區(qū)進(jìn)行識別，研究沉管施工期的結(jié)構(gòu)損傷的可能分布及水位、覆蓋層和沉管結(jié)構(gòu)能量釋放率對損傷區(qū)的影響，以期為譜分解相場法識別沉管隧道結(jié)構(gòu)損傷斷裂區(qū)這一研究方向提供新的研究基礎(chǔ)，為沉管工程的施工和運(yùn)營安全提供新的思路。1 多場耦合相場方法格里菲斯脆性斷裂理論[17]表明
公路交通科技 2022年6期2022-08-03
- 一種模擬準(zhǔn)脆性斷裂問題的相場法能量退化法則
性斷裂模擬方面，相場法基于斷裂能量變分原理，裂縫沿著使固體系統(tǒng)總能量最小的路徑擴(kuò)展，使得其可以較好地捕捉裂縫的開裂擴(kuò)展。Miehe［4］等人給出了材料脆性斷裂的相場法熱力學(xué)框架，并成功應(yīng)用于裂紋的靜態(tài)、動態(tài)及多場耦合問題，此后相場法模擬準(zhǔn)脆性斷裂問題得到了廣泛重視與蓬勃發(fā)展［1］。在相場法基本理論中，相場變量是區(qū)分材料的斷裂區(qū)和未損傷區(qū)域的重要指標(biāo)，為了模擬斷裂區(qū)材料的力學(xué)性能變化，需要采用能量退化法則對相場變量與材料的力學(xué)特性進(jìn)行耦合，材料的力學(xué)響應(yīng)主要
中國農(nóng)村水利水電 2022年7期2022-07-27
- 基于相場法的氫脆斷裂模擬
等缺點。變分?jǐn)嗔?span id="syggg00" class="hl">相場法則可以很好地彌補(bǔ)FEM這些缺點:斷裂相場法通過序參量的自動演化來確定裂紋面,因此可以避免追蹤裂紋面的繁瑣過程。此外,相場法還可以在不引入額外的失效準(zhǔn)則條件下確定裂紋啟裂和擴(kuò)展的方向[3-4]。與普通斷裂不同,氫脆斷裂伴隨復(fù)雜的氫擴(kuò)散過程,需考慮氫濃度場演化對材料斷裂韌性的影響。值得注意的是,相場斷裂模型的實質(zhì)就是相場和位移場相互耦合的偏微分方程組,不同場間的影響可以通過相應(yīng)的控制方程體現(xiàn),因此利用相場法來處理多場耦合下的斷裂問題十分有
西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2022年3期2022-07-21
- 基于相場法的3D打印混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)承載特性研究
計算結(jié)果[8]。相場法（Phase-field theory，PFT）[9]是最近出現(xiàn)和發(fā)展起來的一種彌散裂紋方法，由于其相對容易實現(xiàn)裂縫的數(shù)值計算而受到廣泛關(guān)注。相場法在模擬裂紋擴(kuò)展方面，有著獨特的優(yōu)勢。首先，相場模型減少了與奇異性相關(guān)的計算復(fù)雜性，并允許在無需重新網(wǎng)格化的情況下對裂紋的擴(kuò)展進(jìn)行有限元分析。同時，相場模型利用標(biāo)量場（所謂的相場）來表示離散裂紋，將完整的材料平滑地過渡到完全破碎的材料，從而避免將裂紋描述為物理不連續(xù)。最后，裂紋的形狀和擴(kuò)展取
河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報 2022年3期2022-06-29
- 相場晶體方程的一個高精度能量穩(wěn)定數(shù)值格式
晶體的新方法, 相場晶體模型[1]能夠通過極小化Swift-Hohenberg (SH) 型自由能量泛函來解釋晶格的周期性結(jié)構(gòu)及彈性和晶格的塑性變形、位錯、晶界等各種微結(jié)構(gòu)現(xiàn)象.此類模型主要采用相變量來描述原子密度的時間平均值,并與動態(tài)密度泛函理論密切相關(guān)[2]. 相場晶體模型具有能量泛函(1)其中Ω=[0,L]×[0,L]∈R2,φ:Ω→R表示密度場,a=1-ε為常數(shù),ε是與相場溫度有關(guān)的常數(shù). 相場晶體方程是由能量泛函(1)導(dǎo)出的H-1梯度流,即φt=
四川大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） 2022年3期2022-06-17
- 基于相場法的井壁微裂縫擴(kuò)展規(guī)律及坍塌機(jī)理研究
研究,提出了基于相場法的井壁微裂縫擴(kuò)展模型。相場法通過相場變量來描述材料基質(zhì)與裂縫之間的平滑過度，裂縫可以隨著相場變量的演化自發(fā)的擴(kuò)展，能夠模擬裂縫的相交、分叉和三維擴(kuò)展等復(fù)雜形態(tài)[11-12]。然后，利用相場法模擬了井壁微裂縫擴(kuò)展的動態(tài)過程；分析了鉆井液液柱壓力和天然裂縫等因素對微裂縫擴(kuò)展的影響規(guī)律，并對預(yù)測的坍塌壓力進(jìn)行對比分析和驗證。1 相場法表征裂縫1.1 相場和裂縫表面函數(shù)相場法認(rèn)為巖石在受外力作用下產(chǎn)生的彈性能造成了巖石的損傷，當(dāng)彈性能超過巖石
鉆采工藝 2022年2期2022-05-18
- 一種改進(jìn)的相場模型裂紋模擬方法
果。近年來，基于相場模型(Phase-Field Model, PFM)[8]的裂紋模擬方法得到了廣泛研究。傳統(tǒng)的斷裂力學(xué)中，存在著裂紋面和彈性體之間的不連續(xù)性問題，甚至還會有裂紋尖端的奇異性問題[9]。相場模型通過引入一個相場參數(shù)或函數(shù)來描述被近似為一個裂紋場(Crack Field)的裂紋面，將完全破壞的裂紋面與沒有破壞的彈性體之間光滑化，消除了不連續(xù)性[10]。該方法的優(yōu)勢在于可以非常方便地模擬復(fù)雜裂紋的擴(kuò)展、貫通、交叉和分叉等行為，能夠預(yù)測裂紋開裂
土木工程與管理學(xué)報 2022年2期2022-05-13
- 基于子結(jié)構(gòu)法與損傷識別的周期性結(jié)構(gòu)脆性斷裂相場模擬
斷裂問題的模擬。相場斷裂模型是一種彌散式裂紋模型，近年來得到了快速發(fā)展。與分離式裂紋模型相比，相場斷裂模型通過一個彌散分布的標(biāo)量場近似描述裂紋，通過求解偏微分方程模擬裂紋成核與擴(kuò)展，避免了不連續(xù)位移場中裂紋幾何描述和尖端追蹤的難題，極大地簡化了算法實現(xiàn)的復(fù)雜度，適用于多種復(fù)雜斷裂問題。相場斷裂模型起源于1921年提出的Griffith能量理論。該理論突破了傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論，通過能量平衡研究裂紋的擴(kuò)展。1998年，F(xiàn)rancfort和Marigo在Griffi
航空學(xué)報 2022年3期2022-04-26
- 混凝土相場斷裂模擬
——影響裂紋寬度的因素
。近年發(fā)展起來的相場斷裂法，通過跟蹤階參量自動演化獲取裂紋路徑，可方便地模擬出裂紋的動態(tài)擴(kuò)展過程[3]，為混凝土斷裂數(shù)值計算方法提供了新的方法。傳統(tǒng)的混凝土斷裂模擬方法有單元刪除法、界面單元法和擴(kuò)展有限元法（XFEM）等，是以不連續(xù)位移場來描述裂紋。其中，單元刪除法和界面單元法只允許裂紋在網(wǎng)格邊界擴(kuò)展，存在明顯的網(wǎng)格依賴性[4]。擴(kuò)展有限元法（XFEM）[5]允許裂紋在網(wǎng)格內(nèi)擴(kuò)展，可以模擬出裂紋擴(kuò)展的任意路徑，但它在處理多裂紋問題時較為繁瑣，大多用來處理單
交通科學(xué)與工程 2022年1期2022-04-25
- 晶體相場方程的高精度 Fourier 擬譜逼近
21010)晶體相場模型是由Elder等[1]提出的能夠在原子尺度和擴(kuò)散時間上模擬材料微觀結(jié)構(gòu)的新方法, 是傳統(tǒng)的連續(xù)相場模型的延伸及推廣, 用以填補(bǔ)連續(xù)模型與分子動力學(xué)方法之間的空白。 該模型能夠耦合多重晶粒位向和彈塑性形變現(xiàn)象, 與傳統(tǒng)的密度泛函理論密切相關(guān)[2]，因此在研究晶體微觀結(jié)構(gòu)缺陷和大空間尺度下模擬材料微結(jié)構(gòu)變化更具優(yōu)勢。模型的能量泛函為：(1)其中，Ω=[0,L]×[0,L]∈R2,u:Ω→R表示密度, 一般情況下ε取小于1的常數(shù)。晶體相場
西南科技大學(xué)學(xué)報 2022年1期2022-04-23
- 四元合金析出行為的非等溫傅里葉譜相場模擬
，以便定量預(yù)測在相場公式內(nèi)旋節(jié)線狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)演變建模[10]。由于有限差分法和有限元法具有局部特征，通常未知函數(shù)由小子域上的低階多項式來解釋。相反，頻譜方法通常使用高階多項式或傅立葉級數(shù)來表示全局[11-12]。頻譜逼近的收斂速度僅取決于解的光滑度，與其他兩種方法相比，它們以更少的采樣點實現(xiàn)了更高的精度。這個事實在很多文獻(xiàn)中被稱為“光譜準(zhǔn)確性”。頻譜方法最常在周期性的域中獲得成功，這在大多數(shù)相場建模仿真中都是如此。傅里葉譜方法作為一種求解偏微分方程的數(shù)
太原科技大學(xué)學(xué)報 2022年2期2022-03-26
- 可充電電池中枝晶問題的相場模擬
、蒙特卡洛方法、相場模擬和分子動力學(xué)計算等。與其他計算模擬方法相比，相場模擬在微觀和宏觀模擬之間架起了橋梁，是描述和預(yù)測枝晶生長演化的有力計算方法[7]。在前期工作中[8-9]，已從相場變量的解釋、耦合熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的方式、體系自由能密度的構(gòu)建方式及演化方程等方面，系統(tǒng)評述了目前主要的多元多相系相場模型，并介紹了其在電化學(xué)儲能材料中的應(yīng)用。本文將進(jìn)一步聚焦于可充電電池枝晶成核與生長過程中涉及到的理論模型，以及電化學(xué)相場模型在電池枝晶領(lǐng)域的應(yīng)用，重點討論充電條
儲能科學(xué)與技術(shù) 2022年3期2022-03-23
- 靜電場對冷凍食品冰晶生長影響的相場法模擬
場對冰晶的影響。相場法憑借其避免復(fù)雜界面追蹤的優(yōu)點，被廣泛用于研究微觀組織模擬[8-9]。Kobayashi[10]數(shù)值求解了各向異性條件下的二維相場模型，得到了過冷純金屬凝固的二維復(fù)雜枝晶生長形貌。Wheeler等[11]對相場模型進(jìn)行了漸近分析，再現(xiàn)了界面厚度逐漸消失的經(jīng)典自由邊界問題，并提出了WBM模型，定量模擬了純鎳枝晶的形成。Karma等[12]對尖銳界面模型進(jìn)行了薄界面厚度限制條件下的漸進(jìn)分析，提出了界面厚度可大于毛細(xì)長度的思想，將尖銳界面模型
食品與機(jī)械 2022年2期2022-03-10
- 基于相場模型的裂紋貫穿程度對試件強(qiáng)度影響研究
因素太多等問題.相場理論[7]是近二十余年發(fā)展起來的方法,引起了各界學(xué)者的廣泛關(guān)注,并先后提出了多種相場模型[8-10].相場模型只需要對網(wǎng)格進(jìn)行一次劃分,操作簡單且對網(wǎng)格數(shù)量不敏感,不需要對裂紋進(jìn)行特別處理,能夠處理復(fù)雜裂縫模式.但是現(xiàn)有的相場斷裂模型大多只考慮了拉伸破壞,不能直接應(yīng)用于剪切破壞.王橋等[11]提出了基于統(tǒng)一拉伸斷裂準(zhǔn)則的混合模式斷裂相場模型,在模擬中可以根據(jù)材料的特性得到不同的斷裂模式,包括基于最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則的破壞.采用統(tǒng)一
三峽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) 2021年6期2022-01-15
- 復(fù)合絕緣材料介電性能的相場模擬研究進(jìn)展
有效性和可靠性。相場模擬(Phase-Field Method，PFM)是計算材料科學(xué)分支的重要組成部分，是介觀尺度下各類功能材料微觀結(jié)構(gòu)模擬與性能預(yù)測的有效手段[9]。相較于傳統(tǒng)的突變界面模型，相場模擬方法采用了在界面處連續(xù)變化而非突變的序參量，避免了實時追蹤界面的困難，從而大大簡化了求解算法。在模擬系統(tǒng)的自由能泛函中，可考慮不同外場作用下的能量方程和動力學(xué)方程，使得相場模型在微結(jié)構(gòu)演化與外場響應(yīng)模擬等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，利用
電工電能新技術(shù) 2021年10期2021-11-02
- 基于子單元光滑有限元的混凝土相場損傷模型研究
u 提出的混凝土相場損傷模型[1]在給定相場尺度參數(shù)b 后僅需彈性模量、泊松比、單軸抗拉強(qiáng)度等容易獲取的材料參數(shù)即可很好地模擬混凝土中復(fù)雜的開裂行為，有很廣闊的應(yīng)用前景。但該模型在通過有限元方法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）進(jìn)行求解時，由于需要保證相場梯度的精度，在潛在開裂區(qū)域附近往往需要劃分較為精細(xì)的網(wǎng)格，這導(dǎo)致模型分析效率偏低。2007 年Liu 等結(jié)合無網(wǎng)格法中的光滑應(yīng)變技術(shù)，提出了光滑有限元方法（Smoothed FEM,
科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年27期2021-10-18
- 基于相場法模擬對流作用下Ni- Cu合金枝晶形貌
布[1- 2]。相場法(phase field method, PFM)是基于熱力學(xué)理論來描述系統(tǒng)動力學(xué)的演化過程，通過引入序參數(shù)來確定界面的固、液狀態(tài)，從而避免跟蹤界面這樣復(fù)雜的計算任務(wù)，并具有將界面曲率、各向異性和動力學(xué)效應(yīng)等隱性地包含在相場方程中等優(yōu)點。因此，基于相場模擬方法探究不同對流條件下枝晶形貌的演變過程，對控制鑄件的微觀組織和力學(xué)性能具有重要意義。Kobayashi等[3]提出了一種簡單的單組分熔體生長相場模型，表明噪聲對樹枝狀晶體的側(cè)分支結(jié)
上海金屬 2021年4期2021-07-28
- 馬氏體相變的相場模型研究進(jìn)展
621999）相場（Phase field）模型是目前模擬材料微結(jié)構(gòu)演化的重要理論與計算工具[1–5]。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩點：（1）避免了三維空間中顯示追蹤界面在數(shù)學(xué)處理上的困難，相場模型通過場變量的連續(xù)變化將尖銳界面擴(kuò)散為具有一定厚度的界面，界面的演化通過場變量的連續(xù)變化來實現(xiàn)，無需顯示追蹤界面，因此在處理復(fù)雜微結(jié)構(gòu)演化問題上具有獨特的優(yōu)勢；（2）相場模型基于能量泛函的表述形式，其物理模型具有良好的擴(kuò)展性，可統(tǒng)一地在能量函數(shù)中引入力、熱、電、磁等多
高壓物理學(xué)報 2021年4期2021-07-25
- Fe-Cr合金晶界偏析及輻照加速晶界偏析的相場模擬*
13)基于WBM相場模型對熱力學(xué)條件和輻照條件下Fe-Cr合金晶界處Cr元素偏析行為進(jìn)行了模擬.模擬結(jié)果表明溫度對Fe-Cr合金晶界處Cr元素的偏析有很大影響: 當(dāng)溫度低于500 ℃時， 晶界處的偏析量很小;而當(dāng)溫度高于500 ℃時晶界處的偏析量增加明顯.基體中Cr元素含量對晶界Cr元素的相對偏析量也有顯著影響: 隨著基體中Cr元素含量的增加， 相同模擬條件下晶界處Cr元素的相對濃度增量降低.輻照條件下，晶界處Cr元素的相對偏析量比熱力學(xué)條件下的相對偏析量
物理學(xué)報 2021年11期2021-06-18
- 基于統(tǒng)一相場理論的早齡期混凝土化-熱-力多場耦合裂縫模擬與抗裂性能預(yù)測1)
0]采用脆性斷裂相場模型描述開裂混凝土的力學(xué)行為,并考慮裂縫與水化反應(yīng)、熱量傳輸之間的耦合效應(yīng),能夠較好地描述早齡期的裂縫演化過程.脆性斷裂相場模型根植于Francfort 和Marigo[21]提出的線彈性斷裂能量變分原理,解決了Griffith 能量方法需要預(yù)設(shè)裂縫路徑的難題;由于將尖銳裂縫正則化為具有一定尺度的裂縫帶,并引入在[0,1]之間連續(xù)分布的裂縫相場及其梯度描述裂縫狀態(tài),脆性斷裂相場模型非常便于通過有限元、無網(wǎng)格、物質(zhì)點等多種數(shù)值方法加以實現(xiàn)
力學(xué)學(xué)報 2021年5期2021-05-31
- 枝晶生長的傅里葉譜相場模擬
形態(tài)的重要工具，相場方法(PF)深受國內(nèi)外廣大學(xué)者的追捧和廣泛使用。相場法是以Ginzburg-Landau理論為物理基礎(chǔ)，由van der Waals[2]所提出的擴(kuò)散界面模型擴(kuò)展而來，主要優(yōu)點在于，相場方法的運(yùn)用使得計算枝晶生長過程中免于追蹤復(fù)雜的固-液兩相界面，通過使用實值0和1，分別代表液相和固相，用0～1之間表示固液界面，簡化了運(yùn)算過程。Wheeler等人建立了合金的第一個相場模型[3-4]，稱為WBM模型。Kim等人[5-6]介紹了另一種模型，
太原科技大學(xué)學(xué)報 2021年2期2021-04-19
- 固體結(jié)構(gòu)損傷破壞統(tǒng)一相場理論、算法和應(yīng)用1)
動力學(xué)[21]和相場斷裂模型[22-23].近場動力學(xué)方法引入非局部微分算子,將固體力學(xué)中的變形協(xié)調(diào)和力平衡偏微分方程改寫為積分方程,無需對固體損傷破壞時的不連續(xù)位移場進(jìn)行特別考慮,能夠處理裂縫起裂、擴(kuò)展、分叉等問題[24-26].然而,該方法難以與經(jīng)典材料本構(gòu)關(guān)系直接對應(yīng)[27]、存在波色散[28]和零能模式[29]等缺點,在數(shù)值上也與有限元方法不兼容,因此這里不做進(jìn)一步討論.相場斷裂模型根植于Francfort 和Marigo[22]提出的線彈性斷裂能
力學(xué)學(xué)報 2021年2期2021-03-10
- 電遷移誘發(fā)夾雜形貌演化的相場模擬
年來，迅速發(fā)展的相場法為研究微結(jié)構(gòu)演化提供了強(qiáng)有力的工具［3］。結(jié)合動力學(xué)和熱力學(xué)定律，相場理論中有兩類常見的方程，分別為Cahn-Hilliard方程［4］和Allen-Cahn方程［5］。其中，Cahn-Hilliard方程描述了滿足質(zhì)量守恒定律的原子擴(kuò)散過程，用于研究Spinodal分解、表面擴(kuò)散［6-10］等問題。Mahadevan等［6］最早建立了電遷移的相場模型并進(jìn)行了漸進(jìn)分析。Bhate等［7］采用非光滑雙阱勢構(gòu)造了相場模型，用于研究電遷移和
系統(tǒng)仿真技術(shù) 2021年4期2021-03-10
- 基于相場模型的一維拉桿脆性斷裂分析
難，該工作為二階相場模型的建立奠定了理論基礎(chǔ).Bourdin[3]等在斷裂變分方法的基礎(chǔ)上，通過引入在0 到1 之間連續(xù)變化的相場變量d-來表征裂縫的起裂和延伸，同時引入裂縫寬度參數(shù)l 來控制裂縫的彌散程度.隨后，Miehe[4]等建立了與熱力學(xué)自洽的二階相場損傷模型.二階相場模型的完善迅速吸引了一大批國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，為后續(xù)相場損傷模型的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn).Borden[5]等提出了四階相場損傷模型并采用等幾何法對耦合方程進(jìn)行求解，另外，還研究了動態(tài)脆
湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） 2021年2期2021-03-05
- 粉末增材制造微結(jié)構(gòu)的非等溫相場模擬
與計算的挑戰(zhàn)，而相場模型在這方面展現(xiàn)了一定潛力與優(yōu)勢。相場模型可采用序參量描述氣/液/固相、晶粒形狀/取向、鐵電/磁疇等各種復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)，用連續(xù)光滑的函數(shù)描述不同微結(jié)構(gòu)之間的界面，并能方便地直接引入描述各種物理過程的場變量(如應(yīng)力/應(yīng)變、熔體流速、溫度、濃度、電/磁場等)，序參量在時間和空間上的演化即能表征微結(jié)構(gòu)及其界面的動力學(xué)過程。目前，在采用相場模型應(yīng)用于增材制造模擬方面，研究人員開展了初步探索研究。CHOU等[8]以溫度梯度和凝固速度為輸入?yún)?shù)，采用
中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） 2020年11期2020-12-18
- 相場模型及其在電化學(xué)儲能材料中的應(yīng)用*
計算研究方法， 相場模型不僅可以避免復(fù)雜的界面追蹤， 而且便于處理各類外場因素， 因而受到廣泛關(guān)注. 藉此本文介紹了相場模型的理論框架以及目前主流的多元多相系相場模型： Carter 模型， Steinbach模型和Chen 模型， 并從相場變量的解釋、耦合熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的方式、體系自由能密度的構(gòu)建方式以及演化方程等方面對上述三個模型進(jìn)行了系統(tǒng)地概括和比較. 進(jìn)一步， 聚焦于相場模型在各向異性輸運(yùn)和相分離、彈性和塑性變形、裂紋擴(kuò)展和斷裂、枝晶生長機(jī)制等方面的
物理學(xué)報 2020年22期2020-12-05
- 增材制造快速凝固相場模擬研究進(jìn)展*
acturing相場法是一種介觀尺度模擬方法，其理論基礎(chǔ)是Landau 提出的朗道連續(xù)相變理論[13]，它提供了一種可通過模擬來更好地理解相變機(jī)理的途徑。針對增材制造非平衡凝固相場模擬已有大量研究。本文將對其研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)與展望。經(jīng)典相場模型相場法通過一組或多組序參量表達(dá)系統(tǒng)自由能。以凝固為例，序參量φ 代表固相體積分?jǐn)?shù)。與傳統(tǒng)明銳界面模型相比，相場法在計算的過程中通過對固液界面進(jìn)行彌散處理，使計算過程不需對固液界面追蹤。圖2（a）代表傳統(tǒng)明銳界面模型，
航空制造技術(shù) 2020年16期2020-11-03
- 流場下格子-動力學(xué)晶體生長的模擬
030024)相場方法作為一種免于追蹤固-液界面的模擬方法，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究聚合物結(jié)晶的重要工具，但是傳統(tǒng)的相場法在求解界面精度問題時，計算過程中需要極高精度的解析度，這樣會使實驗?zāi)M結(jié)果發(fā)散。通過耦合格子玻爾茲曼方法，避免了高精度的解析運(yùn)算，允許時間步長設(shè)置的較大，并且實驗數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象。在實際加工生產(chǎn)中，熔體降溫凝固過程中會發(fā)生對流現(xiàn)象，聚合物熔體會受到流場的影響，結(jié)果與靜態(tài)結(jié)晶相比較，會直接影響到聚合物制品的最終形狀和作用[1]。相對于實
太原科技大學(xué)學(xué)報 2020年4期2020-06-16
- 薄膜表面形貌的相場方法模擬
速新材料的研發(fā)。相場計算方法，在計算材料學(xué)領(lǐng)域中屬于一類描述介觀尺度材料結(jié)構(gòu)的一類有效的計算方法[7-12]。相場方法常見于模擬枝晶生長的過程[13]，近年來也在鐵性智能材料方面[15]，鐵電、鐵磁和多鐵材料方面[13]，和半導(dǎo)體太陽能薄膜方面[17]等很多材料領(lǐng)域有所應(yīng)用。由于相場方法是基于材料熱力學(xué)/動力學(xué)來展開計算，這使得該計算方法具有相當(dāng)現(xiàn)實的物理意義。使用相場方法可以避免跟蹤界面[7]，從而使得相場方法在材料結(jié)構(gòu)模擬方面得到了很廣泛的應(yīng)用，而相場
物理與工程 2020年2期2020-06-12
- 北科大馬星橋課題組在磁學(xué)體系的相場方法研究獲得新進(jìn)展
授馬星橋課題組在相場方法計算方面獲得新進(jìn)展。相場方法起源于朗道的相變理論，上世紀(jì)80年代初，哈恰圖良發(fā)展了微彈性理論，使相場方法可用于彈性體系中。近年來，人們開始逐漸認(rèn)識到相場方法在材料性質(zhì)模擬方面的優(yōu)勢。它可以模擬非均勻體系中微觀組織或磁疇、電疇的形貌及其演化過程，對研究相變過程以及計算材料的宏觀物理性質(zhì)十分有效，并可作為構(gòu)建多尺度模型的核心，在材料研究方面正越來越受到重視。2000年，北京科技大學(xué)物理系教授、博士生導(dǎo)師馬星橋在香港攻讀博士期間開始接觸相
中國科技財富 2019年9期2019-12-02
- 馬星橋：磁學(xué)體系的相場方法研究漸入佳境
授馬星橋課題組在相場方法計算方面獲得新進(jìn)展。相場方法起源于朗道的相變理論，上世紀(jì)80年代初，哈恰圖良發(fā)展了微彈性理論，使相場方法可用于彈性體系中。近年來，人們開始逐漸認(rèn)識到相場方法在材料性質(zhì)模擬方面的優(yōu)勢。它可以模擬非均勻體系中微觀組織或磁疇、電疇的形貌及其演化過程，對研究相變過程以及計算材料的宏觀物理性質(zhì)十分有效，并可作為構(gòu)建多尺度模型的核心，在材料研究方面正越來越受到重視。該課題組與賓夕法尼亞州立大學(xué)陳龍慶教授及香港理工大學(xué)石三強(qiáng)教授合作，對相場計算方
時代人物 2019年7期2019-08-14
- 馬星橋：磁學(xué)體系的相場方法研究漸入佳境
授馬星橋課題組在相場方法計算方面獲得新進(jìn)展。相場方法起源于朗道的相變理論，上世紀(jì)80年代初，哈恰圖良發(fā)展了微彈性理論，使相場方法可用于彈性體系中。近年來，人們開始逐漸認(rèn)識到相場方法在材料性質(zhì)模擬方面的優(yōu)勢。它可以模擬非均勻體系中微觀組織或磁疇、電疇的形貌及其演化過程，對研究相變過程以及計算材料的宏觀物理性質(zhì)十分有效，并可作為構(gòu)建多尺度模型的核心，在材料研究方面正越來越受到重視。該課題組與賓夕法尼亞州立大學(xué)陳龍慶教授及香港理工大學(xué)石三強(qiáng)教授合作，對相場計算方
時代人物 2019年22期2019-08-13
- 變溫?zé)崽幚磉^程的相場模擬及其參數(shù)標(biāo)定
計算方法。其中，相場方法因其穩(wěn)固的理論基礎(chǔ)和良好適用性，受到了國內(nèi)外的普遍關(guān)注和發(fā)展，已成為模擬材料微結(jié)構(gòu)演化的強(qiáng)有力工具。目前，對于相場法模擬高溫合金晶粒演化的研究，主要側(cè)重于恒溫條件下的晶粒演化行為，包括由于晶界移動導(dǎo)致的晶粒長大現(xiàn)象[3-6]和第二相粒子對晶粒長大的影響[7-9]，缺少變溫過程中合金晶粒演化行為方面的研究。魏承煬等[10]通過假設(shè)變溫條件下的晶界遷移率在某一方向呈正態(tài)分布，計算模擬了合金在退火過程中的非均勻晶粒生長行為，但該模型由于假
航空工程進(jìn)展 2019年2期2019-05-07
- 鑄件凝固微觀組織仿真程序開發(fā)
要：基于KKS相場模型，建立了一個相場、溶質(zhì)場和取向場相耦合的新數(shù)值模型，并對數(shù)值模型進(jìn)行離散化處理。在此基礎(chǔ)上，采用c語言編寫凝固微觀組織仿真程序。采用該程序耦合JMatPro計算獲得Al-4.5%Cu合金的枝晶形貌和不同溫度下的Peclet數(shù)，并將模擬結(jié)果與理論和實驗結(jié)果進(jìn)行了對比，結(jié)果表明：模擬結(jié)果與理論和實驗結(jié)果吻合較好，從而驗證了數(shù)值模型的可靠性和有效性。關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真；相場；微觀組織；軟件開發(fā)1 引言材料凝固微觀組織形成過程是一個既包括宏
科學(xué)與財富 2019年3期2019-02-28
- 磁學(xué)體系的相場方法研究進(jìn)展
授馬星橋課題組在相場方法計算方面獲得新進(jìn)展。相場方法起源于朗道的相變理論，上世紀(jì)80年代初，哈恰圖良發(fā)展了微彈性理論，使相場方法可用于彈性體系中。近年來，人們開始逐漸認(rèn)識到相場方法在材料性質(zhì)模擬方面的優(yōu)勢。它可以模擬非均勻體系中微觀組織或磁疇、電疇的形貌及其演化過程，對研究相變過程以及計算材料的宏觀物理性質(zhì)十分有效，并可作為構(gòu)建多尺度模型的核心，在材料研究方面正越來越受到重視。該課題組與賓夕法尼亞州立大學(xué)陳龍慶教授及香港理工大學(xué)石三強(qiáng)教授合作，對相場計算方
中國科技財富 2018年5期2018-12-07
- LBM三維相場模型模擬并行方法研究
楊培?LBM三維相場模型模擬并行方法研究賈金芳*薛萬東 鄧新 曹騰飛 馮力 楊培青海大學(xué)計算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系，青海 西寧 810016以高純丁二腈為研究對象，基于MPI并行求解了耦合流動場的三維枝晶非等溫生長PF-LBM相場模型，解決其存在的計算量巨大、計算時間長、模擬規(guī)模小的問題。模擬結(jié)果表明，MPI并行求解技術(shù)不僅可以在一定程度上擴(kuò)大可模擬規(guī)模，而且也可以在同條件下獲得較高的加速比。相同的流動對三維枝晶生長過程的影響機(jī)制同時也說明了采用MPI并行算法的正
移動信息 2018年5期2018-08-04
- γ-α相變中不同晶界特征下鐵素體生長形貌的相場模擬?
多,相比較而言,相場法在真實和定量模擬上具有一些獨特的優(yōu)勢[6?9].相場法是一種通過系列場變量描述多晶組織的微觀結(jié)構(gòu)和成分的介觀尺度研究方法,相場模型以相場變量在相鄰結(jié)構(gòu)或晶粒之間的離散范圍來隱式地表達(dá)界面的寬度.如此,晶界能在模型中則表現(xiàn)為界面寬度范圍內(nèi)局部界面能密度的集合.近年來,相場法模擬單相多晶系統(tǒng)中晶粒生長取得了明顯的進(jìn)展.Kazaryan等[10]利用相場法研究了各向異性的晶界能和晶界遷移率對晶粒尺寸及取向差分布的影響,發(fā)現(xiàn)其有別于各向同性系
物理學(xué)報 2017年7期2018-01-16
- 基于COMSOL的相場模擬研究
于COMSOL的相場模擬方法研究?！娟P(guān)鍵詞】COMSOL；相場；多物理場【Abstract】COMSOL is powerful in solving partial differential equations， which is particularly suitable for multi-physics coupling problems. The phase field simulation research is introduced in t
科技視界 2017年8期2017-07-31
- 極地船海水系統(tǒng)冰晶生長對換熱器性能影響的相場模擬
換熱器性能影響的相場模擬徐 立，陳尚海，江煥寶，張來來(武漢理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，湖北 武漢 430063)文章根據(jù)極地環(huán)境下，船舶海水系統(tǒng)內(nèi)冰晶生長的特點，分析不同無量綱過冷度下冰晶生長對換熱器性能的影響，對其進(jìn)行相場模擬，找出換熱器的最佳工作區(qū)間。模擬結(jié)果表明，無量綱過冷度由0.3上升到0.6時，凝固潛熱的釋放越來越容易，冰晶與換熱器的換熱越來越充分，換熱器的效率不斷提升。但是當(dāng)無量綱過冷度達(dá)到0.5和0.6時，冰晶的生長速度過快，在海水管道系統(tǒng)
中國修船 2017年2期2017-06-19
- 晶體相場模擬取向角對晶界湮沒過程的影響*
0004)?晶體相場模擬取向角對晶界湮沒過程的影響*劉瑤，袁龍樂，盧強(qiáng)華，黃創(chuàng)高，高英俊**(廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院,廣西高校新能源材料及相關(guān)技術(shù)重點實驗室，廣西南寧530004)(Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Novel Energy Materials,School of Physical Science and Technology,Guangxi University
廣西科學(xué) 2016年5期2017-01-03
- 晶界位錯運(yùn)動的空位晶體相場模擬*
錯運(yùn)動的空位晶體相場模擬*黃世葉，李勝男，胡緒志，孔令一，盧強(qiáng)華，高英俊**(廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530004)(School of Physical Science and Technology,Guangxi University,Nanning,Guangxi,530004,China)摘要：【目的】研究不同形式的應(yīng)力對位錯運(yùn)動形式的影響?！痉椒ā客ㄟ^添加空位自由能項修正晶體相場模型(Phase-field-crystal mod
廣西科學(xué) 2016年5期2017-01-03
- 界面厚度對果汁等溫結(jié)晶冰晶生長影響的相場法模擬
晶冰晶生長影響的相場法模擬田妍基1，陳錦權(quán)2，陳梅英2,3*(1.寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福安 355000；2. 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002； 3. 福建農(nóng)林大學(xué)管理學(xué)院旅游學(xué)院，福建 福州 350002)將果汁體系視為水和溶質(zhì)組成的二元系統(tǒng)，采用相場法模擬二元系統(tǒng)的相變微觀結(jié)構(gòu)，研究了等溫結(jié)晶過程中，界面厚度對冰晶生長的形貌及溶質(zhì)分布的影響，確定模型中界面厚度的合理取值。結(jié)果表明：界面厚度對冰晶的形貌有正負(fù)影響。在擾動干擾的范圍
福建農(nóng)業(yè)學(xué)報 2016年9期2016-12-05
- Fe-C等溫凝固中的枝晶生長的溶質(zhì)俘獲相場法模擬
晶生長的溶質(zhì)俘獲相場法模擬張超彥1，秋艷1，佟樂樂2（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221100；2.中北大學(xué)材料學(xué)院，山西太原030051）采用模擬相場法模擬了C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的鐵碳合金等溫凝固過程中枝晶生長和溶質(zhì)分布及溶質(zhì)俘獲對其的影響，研究枝晶尖端半徑大小和生長速度之間的關(guān)系。結(jié)果表明，初始枝晶的溶質(zhì)濃度最低，二次枝晶之間的區(qū)域溶質(zhì)濃度最高。枝晶生長包括生長和成熟階段，枝晶的尖端半徑大小與生長速度成反比。受溶質(zhì)俘獲的影響，枝晶上的溶質(zhì)濃度有波動
鑄造設(shè)備與工藝 2016年5期2016-11-26
- 相場方法模擬研究的奔跑者——記北京科技大學(xué)物理系主任馬星橋教授
本刊記者 劉 賀相場方法起源于朗道的相變理論，是一種基于體系自由能計算的動力學(xué)方法，上個世紀(jì)中期曾被用于固體中擴(kuò)散，Spinodal分解等過程的計算。80年代初，Khachaturyan發(fā)展了微彈性理論，使相場方法可用于涉及彈性變形的實際體系中。通過陳龍慶等人在90年代早期的計算機(jī)模擬工作，人們逐漸認(rèn)識到了它在工程模擬方面的優(yōu)勢。它可以模擬相變過程，對模擬非均勻體系中疇或微觀組織的形成和演化過程以及材料在非均勻體系中的物理性質(zhì)十分有效。近年來，相場方法在材
科學(xué)中國人 2015年25期2015-12-07
- 外加應(yīng)力作用下Ni75Al11.5V13.5合金時效沉淀相的定向粗化
子法［5］和連續(xù)相場方法［6－7］.上述研究方法在介觀尺度研究定向粗化顆粒的形態(tài)以及影響定向粗化因素方面有效，但無法揭示定向粗化過程沉淀和母相結(jié)構(gòu)以及原子配置，尤其是在有序結(jié)構(gòu)間的反相疇界和點缺陷等方面上述方法無效，而微觀相場在這方面具有優(yōu)勢.PODURI等［8］利用微觀相場研究了Ni－Al－V合金的時效行為，但未考慮由于母相與沉淀相間由于結(jié)構(gòu)差異引起的晶格適配導(dǎo)致的晶格適配應(yīng)變能，以及沉淀相在外加應(yīng)力作用下的定向粗化行為.本文將 KHACHATURYAN
材料科學(xué)與工藝 2015年2期2015-11-30
- 枝晶生長過程的相場方法模擬研究
)枝晶生長過程的相場方法模擬研究張晨輝，楊斌鑫(太原科技大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，太原 030024)采用相場方法對金屬枝晶的生長過程進(jìn)行數(shù)值模擬。用凝固相場方程描述過冷條件下枝晶生長的物理過程，同時在相場方程中耦合溫度場方程以體現(xiàn)凝固過程中釋放的潛熱對相變的影響。采用有限差分法進(jìn)行求解，討論了松弛時間、方向角、界面寬度、熔點、各向異性、潛熱等因素對枝晶的形狀和生長的影響。結(jié)果表明，隨著松弛時間、界面寬度和熔點的逐漸增加，晶體的生長速率也在逐漸增加，并且枝晶越來越
太原科技大學(xué)學(xué)報 2015年2期2015-06-23
- 相場法模擬鈦合金相變
實用化的新階段。相場法(phase-field method，以下簡稱PF法)是基于連續(xù)體模型，研究材料組織形成過程現(xiàn)象的一種模擬方法。日本名古屋工業(yè)大學(xué)小山敏幸介紹了PF法的計算要點，并以鈦合金為對象舉例加以說明。PF法一般采用場的有序變量來解析不均勻場的時間、空間變化的連續(xù)體模型，即設(shè)定隨著位置以及時間變化的相場有序變量，用這個變量寫出具有復(fù)雜組織的全自由能，從這個能量散逸定義其進(jìn)展方程式，計算有序變量隨時間和空間變化(即組織形成過程)的方法。有序變量
鈦工業(yè)進(jìn)展 2013年5期2013-02-14
- 強(qiáng)界面能各向異性下二元Ni-Cu合金枝晶生長過程的相場法模擬
金枝晶生長過程的相場法模擬袁訓(xùn)鋒, 丁雨田(蘭州理工大學(xué) 甘肅省有色金屬新材料省部共建國家重點實驗室，蘭州 730050)基于Wheeler模型和Eggleston修正強(qiáng)界面能各向異性的方法，建立耦合溶質(zhì)場和溫度場的相場模型，模擬強(qiáng)界面能各向異性下Ni-Cu合金枝晶生長過程。結(jié)果表明：在強(qiáng)界面能各向異性作用下，界面方向枝晶生長不連續(xù)且枝晶出現(xiàn)棱角；由于枝晶尖端溫度梯度和溶質(zhì)梯度較大，枝晶生長迅速。當(dāng)界面能各向異性強(qiáng)度低于臨界值時，枝晶尖端生長速度隨界面能各
中國有色金屬學(xué)報 2011年7期2011-11-24
- 自適應(yīng)有限元方法凝固問題模擬的網(wǎng)格各向異性研究
點。近年來出現(xiàn)的相場模型通過引入序參量場，把凝固模型從尖銳界面模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上等價的相場模型，從而避免了數(shù)值求解中追蹤界面的困難，在凝固組織模擬中得到了廣泛應(yīng)用［4］。相場模型由一個（或組）序參量場、溫度場、濃度場的偏微分方程組成，通常通過有限差分或者自適應(yīng)有限元方法進(jìn)行數(shù)值求解。數(shù)值求解過程中首先要把求解區(qū)域劃分為多個單元組成的網(wǎng)格，這在計算中往往引入額外的各向異性，一般稱之為網(wǎng)格各向異性［5］。網(wǎng)格各向異性的存在限制了計算所采用空間步長的大小，同時影響
鑄造設(shè)備與工藝 2011年2期2011-01-24