[发明专利]一种模拟GH4169合金静态再结晶行为的元胞自动机方法

权利要求书

1.一种模拟GH4169合金静态再结晶行为的元胞自动机方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：生成初始微观组织的步骤；

步骤2：模拟静态再结晶行为的步骤；

所述步骤1包括如下子步骤：

(1)选定模拟区域，将模拟区域离散为由元胞构成的网格，设定总的模拟步数；

(2)给元胞状态变量赋初值，所述元胞状态变量包括晶粒编号变量和晶粒取向变量；

(3)在选定模拟区域内随机选取N_g个元胞，并给所选取的N_g个元胞赋不同的晶粒编号变量和晶粒取向变量；

(4)对所有元胞逐一进行以下计算：假设当前元胞的状态转变为邻居元胞的状态，计算系统能量的变化，若系统能量降低，则将当前元胞的状态转变为邻居元胞的状态；

(5)重复所述步骤1的子步骤(4)，直至完成所述总的模拟步数；

所述步骤2包括如下子步骤：

(1)确定时间步长Δt和总模拟时间t_total，为元胞状态变量赋初值；所述元胞状态变量包括位错密度变量、再结晶次数变量、晶界迁移距离变量、晶粒编号变量以及晶粒取向变量；所述位错密度变量初值为ρ₁，所述再结晶次数变量初值为0，所述晶界迁移距离变量初值为0，所述晶粒编号变量和所述晶粒取向变量以所述步骤1的计算结果为初值；

(2)模拟静态再结晶形核的子步骤；

(3)模拟静态再结晶晶粒长大的子步骤；

(4)判断是否达到所述总模拟时间，若未达到，则再次执行所述子步骤(2)和所述子步骤(3)，若已经达到所述总模拟时间，则停止模拟；

所述步骤2的所述子步骤(2)包括如下步骤：

a.统计原始晶界上的元胞个数N_pg；

b.计算静态再结晶形核率计算公式为：

其中，C₁、C₂和Q_n为材料参数，G为变形储能，G₀为静态再结晶形核所需的临界储能，R为理想气体常数，T为变形温度；所述材料参数C₁的取值范围为900-1500，所述材料参数C₂的取值范围为0-100，所述材料参数Q_n的取值范围为10⁵-10⁶；

c.计算静态再结晶形核的元胞个数N_n，且式中A_c为单个元胞面积；

d.给所有位于原始晶界上的元胞赋一个形核概率P_n，且P_n＝N_n/N_pg，将所述形核概率P_n与计算机生成的随机数进行比较，若所述形核概率P_n小于所述计算机生成的随机数，则当前元胞被选定为静态再结晶晶核，并将所述当前元胞的位错密度变量重置为ρ₀、再结晶次数变量加1和晶界迁移距离变量置零；

e.重复所述步骤2中的子步骤(2)的步骤d，直至选出N_n个静态再结晶晶核；

所述步骤2中的子步骤(3)包括如下步骤：

a.计算晶界迁移驱动力P，P＝τ(ρ₁-ρ₀)，式中的τ为位错线能量；

b.计算晶界迁移速率V，V＝MP，式中的M为晶界迁移率，计算公式为

其中，δD_0b和Q_b为材料参数，δD_0b的取值范围为10^-11-10^-10，Q_b的取值范围为10⁵-10⁶，b为伯氏矢量，k为玻尔兹曼常数；

c.计算所述晶界迁移距离变量L，L＝VΔt；

d.若晶界迁移距离变量L大于相邻两个元胞之间的距离，则将当前元胞的状态转变为再结晶次数变量大于1的邻居元胞的状态。