[发明专利]锡基二元共晶合金微观组织的模拟及有限元求解分析方法

权利要求书

1.一种锡基二元共晶合金微观组织的模拟及有限元求解分析方法，其特征在于，其包括：

S1：按照物相比例随机生成初始模型，认为系统能量由界面能决定，且在进行能量计算采用的是不超过局部5×5范围界面能；

S2：通过晶界迁移和长程扩散降低体系能量，通过位点及其随机选择的相邻位点取向值符号判断发生晶界迁移还是长程扩散；发生晶界迁移时的概率为：发生长程扩散的概率为：其中η为区间[0,1]之间的一个预设值或随机值；ΔE为界面能的改变量；

且在步骤S2中，所述晶界迁移按照以下方式进行：

S21：发生晶界迁移时，开始随机选择一个位点i和它周围的5×5区域，如果位点i落在边界区域，则位点i的周围区域小于5×5区域，计算初始的5×5区域或小于5×5区域的界面能E_b1；

S22：比较i位点的取向值与它周围随机一个相邻位点j的取向值的异同情况；若符号相同值不同时，将这个相邻位点j的取向值赋值给i位点，使i和j位点取向值相同，然后计算改变前和改变后的局部区域，界面能E_b1和E_b2，界面能的改变量ΔE＝E_b2-E_b1，若ΔE小于或者等于零时，晶界迁移发生的概率P为1，否则，晶界迁移不发生，保持晶界迁移前的状态；

所述长程扩散按照以下方式进行：

S23：发生长程扩散时，随机选取位点i的取向值与它周围随机一个相邻位点j的取向值出现异号时，且使所述位点i与相邻位点j的交换位置，即i所在位点发生位置移动且只能在不同符号，也即只能在异相的位点中发生移动，直到碰到相同符号，也即碰到同相的位点而停止运动；

S24：比较前后界面能的变化量ΔE；若ΔE小于或者等于零时，长程扩散发生的概率为1，否则发生的概率为η，其中η为区间[0,1]之间的一个预设值或随机值；S3：消除噪点；使主相噪点和第二相噪点相互抵消，没有抵消掉的噪点，继续发生长程扩散，且要求长程扩散不产生新的噪点；

S4：根据简单有限元模型的单元编号及排列方式，规定像素编号和排列方式；

S5：生成有限元CAE软件可以识别的脚本文件，且所述脚本文件中含有每个像素的编号以及所对应的物相信息；

S6：用CAE软件读取所述脚本文件，根据所述脚本文件每个像素的物象信息赋予有限元模型中相同编号单元的材料属性和单元类型信息，生成包含不同单元类型和材料属性信息的复杂有限元模型；

S7：对包含不同单元类型和材料属性信息的所述复杂有限元模型进行加载和求解分析，得到模拟结果。

2.根据权利要求1所述的锡基二元共晶合金微观组织的模拟及有限元求解分析方法，其特征在于，在步骤S1中，按照以下方式进行界面能计算：

S11：计算局部5×5区域界面能时，考虑各向异性，垂直方向界面能是水平方向界面能的3倍，对角线方向界面能是水平方向界面能的2倍；

S12：设水平方向边界界面能为E₀，则垂直方向的界面能和对角线方向的界面能分别为3E₀、2E₀，然后根据界面能公式计算界面能；其中，E(i,j)表示位i，j点之间的界面能，Z是位点i的邻居个数；N是位点i局部阵列的位点数。

3.根据权利要求1所述的锡基二元共晶合金微观组织的模拟及有限元求解分析方法，其特征在于，在步骤S3中，消除噪点按照以下方式进行：

S31：如果一个位点的8个相邻位点中有5个或更多的异相位点时，则定义该位点为噪点，循环读取矩阵中每个位点，可统计出两种相的噪点，最终使两种相中的噪点构成两个一维噪点数组；

S32：将两个一维噪点数组中的部分元素一一对应交换取向值，使得数组元素里面的负值变为正值，正值变为负值，保持物相守恒，然后剩下的部分噪点则继续通过长程扩散来消除。