南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院孫志剛獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院申請的專利一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118675661B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410682510.5,技術領域涉及:G16C60/00;該發明授權一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法是由孫志剛;陳祥岳云;賀嘉威;牛序銘;宋迎東設計研發完成,并于2024-05-29向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法,包括材料高溫熱沖擊實驗、熱沖擊載荷作用后晶粒長大CA模型,以及結合實驗結果和CA模型的微觀組織演變預測,涉及計算材料學技術領域。本發明的方法通過結合實驗數據和元胞自動機模型,能夠準確預測材料在不同高溫熱沖擊條件下的微觀組織演變;通過概率模型和鄰居類型的使用,優化了計算過程,提高了模擬效率;適用于不同材料和條件的高溫熱沖擊分析,具有廣泛的工業應用前景;通過結合概率形核模型、熱激活機制、曲率驅動機制和元胞自動機模型,能夠顯著提高預測效率,降低實驗成本,具有重要的應用價值。
本發明授權一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法在權利要求書中公布了:1.一種基于元胞自動機的熱沖擊載荷作用過程中微觀組織演變的預測方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: S1:在不同上限溫度條件下對材料進行高溫熱沖擊實驗,獲得不同上限溫度Ti下不同熱沖擊循環數與晶粒尺寸的關系,以及δ相含量的變化; S2:根據材料特性輸入基本參數,并隨機賦予每個元胞取向變量,用于建立初始元胞狀態,為模擬過程中元胞取向變化和晶粒生長提供初始條件; S3:按照VonNeumann鄰居類型,晶界元胞有一定概率不發生轉變,記晶界元胞不發生轉變的概率為P1,根據概率P1對晶界元胞進行初步判斷,識別本次系統時間步不發生轉變的晶界元胞,則不進行晶粒生長規則的判定,對發生轉變的晶界元胞進行晶粒生長判別; S4:對于需要進行晶粒生長判別的晶界元胞,基于概率形核模型,假設再結晶晶核按照概率P2生成,根據概率P2判斷是否生成新的再結晶晶核,并根據Moore鄰居類型和晶界能改變量ΔEi→j模擬再結晶晶核的長大過程; S5:對于步驟S4中未進行再結晶晶核轉變的晶界元胞,則根據熱激活機制進行判定,在每一個系統時間步,按照概率P3確定晶界元胞發生轉變的難易程度; S6:假設步驟S5中存在的未進行再結晶晶核轉變的晶界元胞為C5,按照Moore鄰居類型,根據曲率驅動機制進行轉變判定; S7:對于步驟S6中還存在的未進行再結晶晶核轉變的晶界元胞,從元胞C5鄰域的8個元胞中隨機選取一個元胞按照概率P4進行轉變; S8:所有晶界元胞判斷完畢后,系統時間步加一,繼續進行下一次循環; S9:根據步驟S1高溫熱沖擊實驗觀測到的晶粒微觀試驗結果,將相同晶粒尺寸的系統時間步與相應熱沖擊循環數、熱沖擊載荷的上限溫度聯系起來,得到如下公式: 式中,CAS表示元胞自動機的系統時間步長;C1、C2為待定常數;N為熱沖擊循環數,Tmax為熱沖擊載荷的上限溫度; S10:用步驟S9得到的公式計算給定熱沖擊循環數在給定熱沖擊載荷的上限溫度下的元胞自動機的系統時間步長CAS,將所述系統時間步長CAS輸入元胞自動機模型中進行預測,得到對應的晶粒尺寸以及材料微觀組織模擬圖。
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