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chunyuzhu木蟲 (小有名氣)
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[交流]
【求助】Materials explorer可以模擬預(yù)測(cè)晶體生長(zhǎng)的形貌嗎？ 已有5人參與
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請(qǐng)問各位高人，materials explorer 有沒有像materials studio或是Cerius一樣的功能可以模擬預(yù)測(cè)晶體生長(zhǎng)的形貌。 比如說materials studio或是Cerius可以利用morphology模塊進(jìn)行模擬晶體生長(zhǎng)的形貌。 主要有BFDH method, attachment energy method, surface energy method. 在materials explorer有同樣或類似的功能可以進(jìn)行計(jì)算嗎？ |
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chunyuzhu(金幣+1): 2010-09-11 13:01:53
chunyuzhu(金幣+1):其實(shí)materials studion 和 cerius 中的morphology 模塊可以很清楚的達(dá)到我想做的，可惜這個(gè)軟件太貴，買不了。 2010-09-11 13:05:09
chunyuzhu(金幣+1):其實(shí)materials studion 和 cerius 中的morphology 模塊可以很清楚的達(dá)到我想做的，可惜這個(gè)軟件太貴，買不了。 2010-09-11 13:05:09
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我在網(wǎng)絡(luò)上搜索到的一個(gè)有關(guān)晶粒生長(zhǎng)模型的發(fā)展過程： 晶粒生長(zhǎng)模型 通常,晶粒生長(zhǎng)現(xiàn)象分為兩種不同類型:正常晶粒生長(zhǎng)和異常晶粒生長(zhǎng)(也稱重結(jié)晶) 。正常晶粒生長(zhǎng)表現(xiàn)為晶粒尺寸的一致增長(zhǎng),特點(diǎn)是歸一化晶粒尺寸F(r/R) 和拓?fù)浞植己瘮?shù)P( Ne)不隨時(shí)間而改變。其中,r是晶粒半徑,R是平均晶粒半徑,Ne是晶粒邊數(shù)。此時(shí)生長(zhǎng)有如下規(guī)律: r= K•tn (1) 或 Rm-Rm(t=0) = B•t (2) 其中,t為時(shí)間, K、B為常數(shù),生長(zhǎng)指數(shù)n≤0.5。當(dāng)時(shí)間很長(zhǎng),即t較大時(shí),若Rm≥R0(R0為初始時(shí)晶粒半徑) ,式(1)、(2)是等效的且m = 1/ n。 異常晶粒生長(zhǎng)是指在重結(jié)晶的顯微結(jié)構(gòu)中,一些晶粒的尺寸迅速增加,最大尺寸的晶粒以比算術(shù)平均速率大得多的速率增長(zhǎng)。生長(zhǎng)描述為 X=1-exp[-g( t)] (3) 其中, X為二次重取向晶粒的面積分?jǐn)?shù), g(t)為與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)。通常g(t) = atp ,即修正方程: X = 1 - b•exp[-atp] (4) 其中, b、p為常數(shù),且目前大部分實(shí)測(cè)值p為1.8 ±0.3。 一般認(rèn)為晶粒生長(zhǎng)變化的直接原因是驅(qū)動(dòng)力的改變。晶粒生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力主要來自總的晶界能的減少。但由于生長(zhǎng)的復(fù)雜性,遷移率、表面能、以及薄膜和片材中的曲率、應(yīng)力等因素也將引起附加驅(qū)動(dòng)力,從而引起晶粒異常生長(zhǎng)。 初始的MC模型 1980年，Anderson首次提出一個(gè)新型的MC程序，將其應(yīng)用于二維的晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)模擬。將微觀結(jié)構(gòu)映射到一個(gè)離散的網(wǎng)格上，每一個(gè)網(wǎng)格賦給一個(gè)從1到Q的值，表明該點(diǎn)的晶粒取向。晶粒的原始分布取向是隨機(jī)選取的，與晶體學(xué)取向不相同，系統(tǒng)進(jìn)化減少了最近鄰格點(diǎn)的對(duì)偶。微觀結(jié)構(gòu)的暫時(shí)進(jìn)化遵從晶粒尺寸和形狀對(duì)時(shí)間的依賴性，微觀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生與肥皂泡試驗(yàn)相一致。然后根據(jù)晶粒生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行模擬。 MC法模擬晶粒生長(zhǎng)過程的研究進(jìn)展： 自20世紀(jì)40年代中期，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，MC法作為一種獨(dú)立的方法被提出來，并且在核武器的研制中首先得到了應(yīng)用。直到80年代初由美國(guó)EXXON研究組開發(fā)出二維算法后，很快引起重視并應(yīng)用于再結(jié)晶、多晶材料的晶粒長(zhǎng)大、有序-無序疇轉(zhuǎn)變等多種金屬學(xué)和物理學(xué)仿真過程。 1983年，Anderson提出一個(gè)新型的MC程序，將其應(yīng)用于二維的晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)模擬，后來又將MC法應(yīng)用于模擬晶粒生長(zhǎng)的尺寸分布、拓?fù)鋵W(xué)和局部動(dòng)力學(xué)的研究。 1992年，Anderson使用MC基本方法結(jié)合晶粒間的相互作用能，模擬晶粒邊界能量和點(diǎn)缺陷濃度的最小值來驅(qū)動(dòng)的微觀結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，模擬結(jié)果與試驗(yàn)值復(fù)合很好。 此后，MC法在材料領(lǐng)域中得到了迅速的發(fā)展。1994年，Paillard等人應(yīng)用MC技術(shù)在二維網(wǎng)格上模擬鐵硅合金的正常和異常晶粒的生長(zhǎng)。在模擬中，他們提出不同結(jié)晶傾向的兩個(gè)晶粒之間存在能量變化和不同的邊界遷移率，總結(jié)出MC法模擬晶粒長(zhǎng)大可能性。同年，Radhakrishnan和Zacharia提出了一個(gè)修正的MC算法，該算法考慮了MC模擬時(shí)間和真實(shí)時(shí)間的線性關(guān)系，得出了兩個(gè)修正的模型，模擬出了晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)曲線。1995年，他們使用修正的MC模型研究了焊接熱影響區(qū)晶粒邊界的釘扎作用，并獲得了晶粒尺寸、MC模擬時(shí)間步和真實(shí)參數(shù)之間的關(guān)系。 1995年，Gao等人提出了焊接熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大的3個(gè)模型，使MC模擬能夠應(yīng)用于整個(gè)焊接過程中。 1999年，S Jahanian等人利用晶粒邊界遷移的方法，對(duì)0.5Mo-Cr-V焊接熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大進(jìn)行模擬，主要模擬了距融合線120μm處晶粒長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)和晶粒結(jié)構(gòu)。所使用的MC算法形成了進(jìn)一步研究焊接熱影響區(qū)晶粒尺寸生長(zhǎng)模擬的研究基礎(chǔ)。 同樣，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)晶粒長(zhǎng)大的各種過程也有了不少的研究。1994年，陳禮清等利用平面三角形點(diǎn)陣及MC方法模擬二維多晶體晶粒的長(zhǎng)大規(guī)律。鐘曉征等以MC方法為基礎(chǔ)，使用改進(jìn)的A-Statepotts算法，對(duì)多晶材料的正常和異常晶粒長(zhǎng)大過程進(jìn)行可視化模擬，并對(duì)正常晶粒生長(zhǎng)形貌演化也進(jìn)行了可視化研究。 宋曉艷等利用三維技術(shù)模擬了較完整的單晶材料正常晶粒長(zhǎng)大的過程，獲得了晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)的全面信息，逼真地再現(xiàn)了晶粒長(zhǎng)大過程，是二維模擬難以比擬的。但是由于焊接熱影響區(qū)存在溫度的梯度的急劇變化，影響了動(dòng)力學(xué)模擬的準(zhǔn)確性。 MC方法的基本原理及思想：當(dāng)所要求的問題是某種事件出現(xiàn)的概率，或者是某個(gè)隨機(jī)變量的期望值時(shí)，它們可以通過某種“試驗(yàn)”的方法，得到這種事件出現(xiàn)的頻率，或者這個(gè)隨機(jī)變數(shù)的平均值，并用它們作為問題的解。MC方法通過抓住事物運(yùn)動(dòng)的幾何數(shù)量和幾何特征，利用數(shù)學(xué)方法來加以模擬，即進(jìn)行一種數(shù)字模擬試驗(yàn)。它是以一個(gè)概率模型為基礎(chǔ)，按照這個(gè)模型所描繪的過程，將模擬試驗(yàn)的結(jié)果作為問題的近似解�？梢园袽C解題歸結(jié)為3個(gè)主要步驟：構(gòu)造或描述概率過程；實(shí)現(xiàn)從已知概率分布抽樣；建立各種估計(jì)量。 MC方法屬于實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)的分枝。它是根據(jù)待求問題的變化規(guī)律，人為地構(gòu)造出一個(gè)合適的概率模型，依照該模型進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，它的某些統(tǒng)計(jì)參量，正好是待求問題的解。這種計(jì)算方法通過計(jì)算機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)。 MC法沒有分子動(dòng)力學(xué)中的迭代問題，也沒有數(shù)值不穩(wěn)定的情況，收斂性可以得到保證，即在N→∞（N為粒子數(shù)）時(shí)，收斂到解，但是否收斂到解要由所取模型的正確性決定。MC法的收斂速度與問題的維數(shù)無關(guān)，這是它的優(yōu)點(diǎn)，它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其誤差容易確定。而且，MC法的計(jì)算量沒有分子動(dòng)力學(xué)那樣大，所需機(jī)時(shí)少。 MC方法適用于研究材料中的隨機(jī)過程及現(xiàn)象，主要應(yīng)用于模擬薄膜生長(zhǎng)、晶粒長(zhǎng)大、擴(kuò)散、相變、缺陷行為、碰撞、燒結(jié)和滲流等過程。對(duì)于這方面的工作，相關(guān)研究很多。所用的MC法主要是以Ising、Q-StatePotts等模型為基礎(chǔ)演化而來的。該方法將多晶材料分為小的體積單元;將每個(gè)體積單元當(dāng)作一個(gè)小單晶，與取向數(shù)字相對(duì)應(yīng);在兩個(gè)小單晶間賦予能量;通過使系統(tǒng)總能量最小化來完成結(jié)構(gòu)演化模擬。 [ Last edited by zyj8119 on 2010-9-11 at 11:52 ] |
4樓2010-09-11 11:50:35
★ ★ ★
chunyuzhu(金幣+1):謝謝參與
chunyuzhu(金幣+1): 2010-09-10 21:33:24
lei0736(金幣+2):謝謝 2010-09-11 08:45:25
chunyuzhu(金幣+1):謝謝參與
chunyuzhu(金幣+1): 2010-09-10 21:33:24
lei0736(金幣+2):謝謝 2010-09-11 08:45:25
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這里有晶粒模擬的FORTRAN代碼，還有講解，我的百度積分不夠，誰能下下來？： http://wenku.baidu.com/view/6b5cf84e852458fb770b568d.html |
2樓2010-09-10 19:04:49
3樓2010-09-11 10:00:22
5樓2010-09-11 13:15:54
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