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镍基合金焊缝凝固组织演变过程模拟和仿真被引量：12: 2010年; 建立了一个元胞自动机与有限差分的耦合模型,并将其应用于镍基合金TIG焊熔池凝固过程的模拟.首先对焊接熔池内的各种凝固组织的生长进行了模拟,成功地模拟了平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶的形态,并与试验结果进行了比照.进一步模拟熔池凝固时的凝固组织不同形态的演变过程,再现了胞状晶到树枝晶、树枝晶到等轴晶的转变过程.同时,采用溶质扩散模型模拟了扩散对溶质场分布的影响.结果表明,模拟结果与试验结果吻合良好.; 马瑞董志波魏艳红占小红; 关键词：元胞自动机法溶质偏析

纯金属TIG焊熔池等轴晶生长的相场法模拟被引量：8: 2011年; 焊接熔池冷却速度快、凝固时间短、过冷度大,结合以上特点构建相场法与有限差分的耦合数学模型,对TIG焊接熔池中等轴晶生长过程进行研究.首先,利用该模型成功模拟了纯镍焊接熔池中心区域单个等轴晶生长过程形态演变.进一步研究了不同过冷条件下,等轴枝晶生长形貌和生长行为的变化规律,模拟结果符合固液界面形貌稳定性理论.同时,初步计算了多晶粒竞争生长形态,计算结果清晰再现了不同晶粒间侧枝的竞争生长微观现象,为更深入的研究工作奠定了基础.; 魏艳红王勇董志波马瑞占小红; 关键词：相场法

Al-Cu合金凝固枝晶生长的数值模拟被引量：8: 2008年; 基于元胞自动机方法构建了枝晶生长数值模型,并将其应用于Al-Cu二元合金凝固过程的模拟。在该模型中,枝晶尖端生长速度模型基于溶质守恒建立。模拟过程中重点考虑不同冷却速率及形核条件对柱状树枝晶形态与溶质偏析的影响。计算结果表明,凝固过程中溶质易于富集在枝晶臂之间的封闭或半封闭区域。同时,随着冷却速率加大,晶界偏析变得更为显著。形核密度在一定程度上影响着枝晶形态,特别是影响着二次和三次枝晶的生长。; 占小红魏艳红马瑞; 关键词：枝晶生长数值模拟元胞自动机

焊接凝固裂纹数值模拟与预测系统后处理设计被引量：2: 2011年; 设计了三维焊接凝固裂纹的数值模拟与预测软件系统,使普通的焊接技术人员可以简便地实现焊接凝固裂纹的数值模拟与预测.系统由三部分组成:前处理、后处理和凝固裂纹预测部分.文中利用工程应用软件的图形函数和矩阵运算函数库对系统后处理进行了设计,实现了对前处理模拟结果的数据处理,处理后的结果以平面曲线、云纹图和三维立体图的形式提供给用户;凝固裂纹预测部分将横向可调拘束试验得到的材料凝固塑性曲线处理,回归成材料的凝固裂纹阻力曲线,并与系统计算得到的凝固裂纹驱动力曲线进行对比,从而实现对焊接过程中凝固裂纹问题的预测.; 董志波马瑞王勇占小红魏艳红; 关键词：后处理

Ni-Cr二元合金焊接熔池中柱状枝晶生长模拟被引量：3: 2009年; 通过构建元胞自动机与有限差分耦合的CA-FD(cellular automaton-finite difference)模型,实现Ni-Cr二元合金焊接熔池柱状枝晶生长过程的模拟,研究熔池边缘柱状晶的生长过程以及该过程中的溶质浓度分布形态。模拟结果再现了焊接熔池中二次、三次枝晶的生长,枝晶间的竞争生长以及晶界偏析等微观现象。基于模拟结果深入分析了焊接熔池中枝晶生长的特点,同时对溶质浓度场进行了定量分析。对模拟结果的分析表明,焊接熔池中枝晶间竞争生长激烈,枝晶形态复杂,枝晶偏析和晶界偏析显著。; 占小红董志波魏艳红王勇; 关键词：焊接熔池元胞自动机数值模拟

Solute Redistribution with Shear Flow in Molten Pool of Ni-Cr Alloy被引量：1: 2011年; Columnar grain growth with shear flow in molten pool of Ni-Cr alloy was simulated with a coupled model of grain growth and solute transport.The results indicate that shear flow alters solute distribution at the vicinity of columnar grains.The solute concentration gradient on the upstream side is greater,while that on the downstream side is smaller,leading to asymmetrical growth of columnar grains.In the interior of a columnar grain,solute concentration increases from the bottom to the dendrite tip,but the rate of increase tends to be reduced.The simulated results are consistent with the experiments.; Zhibo DongShujuan WangRui MaYanhong WeiKuijing SongGuofu Zhai; 关键词：镍铬合金剪切流动溶质运移溶质分布

镍基合金焊接熔池凝固组织模拟被引量：11: 2010年; 对原有元胞自动机中网格的捕获规则进行修正,完善了"对角线模拟角度"法则,并用其成功地模拟了镍基合金熔池凝固过程枝晶生长以及晶界偏析情况.结果表明,在焊接熔池凝固过程中,不同取向的晶粒之间存在着激烈的竞争生长.结晶取向与温度梯度最大的方向相一致的晶粒生长速度快,将其它取向的晶粒淘汰,在竞争中能够持续生长.同时,在枝晶与枝晶、枝晶臂与枝晶臂之间的残余液相中,存在溶质堆积现象,在凝固过程结束后,形成了严重的晶界偏析.; 董志波马瑞王勇占小红魏艳红; 关键词：焊接熔池枝晶生长元胞自动机法

A coupled model of grain growth and solute transfer in molten pool of nickel-based alloy: 2009年; 魏艳红马瑞占小红董志波王勇; 关键词：镍基合金元胞自动机凝固过程

基于CA模拟焊缝凝固过程枝晶生长的分析被引量：5: 2009年; 将元胞自动机方法用于焊缝金属凝固组织演变的模拟中,不仅为焊缝微观组织演变的数值模拟开辟了一种新的途径,同时也有助于研究焊接接头组织并依此优化工艺来提高焊件质量.文中研究了焊缝凝固过程中的溶质扩散问题,构建了基于元胞自动机的焊缝枝晶生长速度模型,在此基础上进行了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶生长的模拟.初步计算了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶的生长形态,计算结果明显再现了二次、三次枝晶的生长及竞争生长等微观现象.结果表明,元胞自动机方法是研究和模拟焊缝微观组织的有效手段之一.; 魏艳红占小红董志波马瑞王勇; 关键词：晶粒生长数值模拟元胞自动机

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国家自然科学基金(50775112)