优秀研究生学位论文题录展示

二元合金凝固过程显微组织数值模拟研究

专 业: 材料加工工程
关键词: 微观模拟 晶粒生长 宏微观耦合模拟 溶质计算模型 冷却曲线
分类号: TG213
形 态: 共 73 页 约 47,815 个字 约 2.287 M内容
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内容摘要


该文针对二元单相合金的凝固过程,建立了耦合温度场、浓度场和微观生长过程的凝固组织模拟模型,在晶粒尺度对单相二元合金的凝固过程进行了模拟研究。

用随机模拟处理凝固过程中的晶粒形核,考虑了各种不定因素对形核位置与核心位向的影响。

以Scheil模型为基础,提出了一个易于在组织模拟中采用的溶质计算模型。

该模型以直接差分法计算微观胞元中的溶质扩散,并把单个胞元的溶质成分信息与晶粒生长过程直接相关。

采用枝晶尖端生长动力学计算尖端生长速度,从而确定枝晶尖端位置。

假设二维枝晶臂轨迹为抛物线,研究了其轨迹方程,并在采用CA技术的基础上建立了简单的晶粒生长过程的局部演变规则。

采用多线程技术处理用户界面消息输入与内部的循环模拟计算,减少了消息循环机制下的时间浪费,并且使得应用程序界面更加友好。

实现了温度场变化、冷却曲线和晶粒生长过程的动态显示与保存。

为了避免重绘屏幕时的闪烁,在显示函数中采用了写内存位图的方法……

全文目录


文摘
英文文摘
第一章 绪论
1.1前言
1.2凝固显微组织数值模拟的发展历程和现状
1.2.1确定论模型
1.2.2随机论模型
1.2.3凝固显微组织模拟的其他方法及动向
1.3显微组织模拟中亟待解决的问题和今后的发展方向
1.4本文的主要工作
第二章 金属凝固基础理论及其数学模型
2.1引言
2.2形核动力学
2.2.1均质形核动力学
2.2.2异质形核动力学
2.3晶体的长大
2.3.1共晶生长
2.3.2枝晶生长
2.4凝固组织的形成机理及其控制技术
2.4.1三个晶区的形成机理
2.4.2凝固组织的控制技术
2.5传热和传质
2.5.1 传热
2.5.2传质
2.5.3凝固过程中的对流对温度场和浓度场的影响
第三章 基于CA技术的宏—微观耦合模拟
3.1引言
3.2温度场的数值模拟
3.2.1宏观温度场的有限差分模拟
3.2.2宏观单元到微观胞元的温度插值
3.3浓度场的计算
3.4晶粒形核模型
3.5固相率的确定和潜热的处理
3.6 枝晶演化模型
3.6.1柱状晶的生长模型
3.6.2等轴晶的生长模型
3.6.3晶粒碰撞的处理
3.7宏微观耦合的组织模拟过程
第四章 结果的显示以及程序设计中的辅助手段
4.1温度场与冷却曲线显示
4.2宏观晶粒组织的显示
4.3显示技巧与图像的保存
4.4随机数的算法
4.5.多线程方法的采用
第五章 模拟结果及讨论
5.1和试验结果及以往模拟结果的对照
5.2枝晶的择优生长和柱状晶区的形成
5.3中心等轴晶区的形成过程
5.4浇注温度的影响
5.5合金原始成分的影响
5.6内部形核能力的影响
5.7冷却曲线
第六章 小结
参考文献

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中图分类: > TG213 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 铸造理论 > 铸造应力、变形、裂纹及其防止

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