[发明专利]一种模拟GH4169合金晶粒长大行为的元胞自动机方法

权利要求书

1.一种模拟GH4169合金晶粒长大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：模拟晶粒长大行为的步骤；

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个元胞，并给所选取的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) 确定总模拟时间，为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以及晶粒取向变量；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) 模拟晶粒长大的子步骤；

(3) 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)，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. 计算晶界迁移驱动力，，式中的为晶界曲率，为晶界能；晶界曲率的计算公式为：

其中， 为元胞边长，为晶界曲率统计区域内，与中心元胞i状态不同的元胞的个数，为拓扑参数，的取值范围为15-20；

b. 计算晶界迁移速率，，式中的为晶界迁移率，计算公式为：

其中，和为材料参数，的取值范围为10^-12-10^-11，的取值范围为10⁵-10⁶，为伯氏矢量，为玻尔兹曼常数；

c. 计算晶界迁移距离变量，，式中的为时间步长；

d. 若所述晶界迁移距离变量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晶界曲率最大的邻居元胞的状态。