李鹏飞
,
李金山
,
孙畅
,
寇宏超
,
钟宏
,
常辉
,
周廉
钢铁钒钛
doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2013.02.006
采用以ANSYS软件建立的有限元模型对Ti6Al4V合金(O)600 mm铸锭真空自耗电弧熔炼过程中的温度场变化以及熔炼电流对熔池形貌的影响进行了研究,并耦合微观模拟的CAFD模型对铸锭几个特征区域凝固前沿的枝晶生长和V元素溶质偏析进行了模拟.结果表明,熔炼电流的增大使熔池深度和糊状区宽度变大,使熔炼达到稳态的时间提前；熔炼达到稳态时,铸锭中心处形成较短而不是十分连续柱状晶组织,二分之一半径处和边部则形成连续的柱状晶组织.
关键词:
钛合金
,
电弧熔炼
,
真空自耗
,
枝晶生长
,
有限元法
,
CAFD模型
,
多尺度模拟
杨晨
,
彭伟
工程热物理学报
目前在复杂能源系统模拟研究中所面临的各类反应扩散问题越来越复杂,其在宏观上已不能有效模拟,在细小尺度上由于内存开销巨大与CPU耗时过长实施模拟极为困难.基于此,本文提出一种反应扩散的伸缩式投影多尺度模拟方法(RDTPM).该方法只需通过反应扩散的细小仿真器计算少量演化步,用伸缩式投影积分方式对仿真器演化得到的反应物浓度进行合理的外推处理,即能准确快速地获取后续演化步的反应物浓度,从而满足反应扩散的研究所需.分别利用动态学蒙特卡洛模拟(KMC)和格子玻尔兹曼方法(LBM)建立反应扩散的细小仿真器,通过对Schlogl、Selkov反应扩散过程的多尺度模拟结果证明所提方法的准确性和高效性.
关键词:
反应扩散
,
动态学蒙特卡洛方法
,
格子玻尔兹曼方法
,
多尺度模拟
王娜
,
周志敏
,
路贵民
材料科学与工艺
为从理论上弄清近液相线半连续铸造过程中铝合金半固态组织形成的基本规律和机制,研究了浇注温度、铸造速度和冷却强度等工艺参数对6061合金初生α相演变的影响,根据金相检测和多尺度计算机模拟结果,分析了近球形α相的形成机理.实验发现,在浇注温度为657℃、铸造速度为150 mm/min、冷却水流量为0.05 m3/min时可获得具有细小、分布均匀的近球形初生α相的6061半固态合金.理论分析和计算机模拟表明:晶粒周围浓度场的叠加将提高固/液界面的稳定性和晶粒在各个方向上生长的均匀性,促进近球形初生α相的形成;铸造工艺参数通过影响熔体内的形核率和长大速率决定最终的微观组织形貌特征;控制近液相线半连续铸造工艺参数可使熔体中的形核和长大过程达到合理匹配,从而获得优质的半固态浆料.
关键词:
半固态成形
,
近液相线半连续铸造
,
初生α相
,
多尺度模拟
杨晨
,
周娜娜
,
彭伟
工程热物理学报
目前对SOFC的研究主要通过数值分析方法,由于传统宏观模型不能准确描述其内在机理,而细微尺度模拟则面临计算机内存开销巨大,CPU耗时过长的问题。因此本文提出一种用于模拟SOFC电化学性能的伸缩式投影Adams多尺度模拟方法,建立SOFC的系统模型,首次以多尺度的观点从介观尺度出发对SOFC电化学性能进行模拟。研究其各电化学性能参数之间的关系以及入口燃料/空气成分含量、SOFC工作温度、压力对电化学性能的影响,论证了该方法的有效性。
关键词:
固体氧化物燃料电池
,
电化学性能
,
多尺度模拟
,
粗粒化投影积分
姜国宝
,
凌空
,
陈黎
,
张剑飞
,
李增耀
,
陶文铨
工程热物理学报
安注箱是一种在核电站发生事故时向事故设备注射冷却水的先进设备.它对缓解核反应堆冷却水损失事故非常有利.本文在国外已有的新型安注箱设计基础上提出了一个原理性模型进行理论分析和数值模拟,以确认其注水特性.研究表明,对于所研究的原理性模型采用多尺度网格进行数值计算,可以得到能够满足核反应堆实际运行需求的水流量曲线.
关键词:
核电站
,
失水事故
,
安注箱
,
多尺度模拟
,
数值计算
张凤春
,
李春福
,
博爱红
材料导报
结合计算材料学在硫化物应力腐蚀开裂领域的最新研究进展,从硫化物应力腐蚀开裂的各个阶段入手,综述了不同阶段的理论研究,重点阐述了密度泛函方法、分子动力学在表面吸附和扩散方面的研究,多尺度模拟方法、有限元方法在裂纹尖端应力场方面的研究,并提出了该领域未来的发展方向.
关键词:
应力腐蚀开裂
,
密度泛函理论
,
分子动力学方法
,
多尺度模拟
,
有限元方法
黎军顽
,
倪玉山
稀有金属材料与工程
采用多尺度准连续介质法(简称QC方法)对单晶Ag薄膜纳米压痕过程进行模拟,研究压头宽度对纳米压痕过程中接触应力分布、位错形核临界载荷以及纳米硬度的影响,并用Rice-Thomson位错模型(简称R-T位错模型)进行分析.结果表明,纳米压痕获得的载荷.位移曲线呈现出的不连续性与位错之间的协同作用密切相关;压头尺寸对纳米压痕过程中接触应力分布、位错形核临界载荷以及纳米硬度具有明显的影响:随着压头宽度的增加,法向和切向接触应力以及纳米硬度值递减,呈现出明显的压头尺寸效应;而压头下方薄膜内位错形核临界载荷却递增,且与压头半宽度的平方根成正比.模拟结果与相应实验结果以及R-T位错模型计算结果吻合.
关键词:
多尺度模拟
,
纳米压痕
,
准连续介质法
,
R-T位错模型
,
尺寸效应
张伟彬
,
杜勇
,
彭英彪
,
李娜
,
周鹏
,
程开明
,
张聪
,
张忠健
,
王社权
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160201
用于研发硬质合金的集成计算材料工程是将微观(10-10～10-8 m)、细观(10-8～ 10-4m)、介观(10-4～10-2 m)和宏观(10-2～10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到硬质合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化分析,把硬质合金的研发由传统经验式提升到科学设计,从而大大加快硬质合金材料的研发速度,降低研发成本.本文详细阐述了第一性原理计算、CALPHAD方法、相场模拟和有限元模拟等计算模拟方法及各种微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在硬质合金研发中所发挥的具体作用.基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产的3个层面研发硬质合金的具体框架.通过应用实例,展示了集成计算材料工程在新型硬质合金研发中的强大功能,为新型硬质合金的设计和开发提供了新模式.
关键词:
硬质合金
,
集成计算材料工程
,
多尺度模拟
,
关键实验
,
应用
杜勇
,
李凯
,
赵丕植
,
杨明军
,
程开明
,
魏明
,
孔毅
,
刘丝靓
,
许慧霞
,
塔娜
,
徐凯
,
张帆
,
李晗
,
金展鹏
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.100-5053.2016.100004
用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8 m)、细观(10-8~10-4 m)、介观(10-4~10-2 m)和宏观(10-2~10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到铝合金设计开发的全过程中，通过成分-工艺-结构-性能的集成化，把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上，从而大大加快其研发速度，降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法，论述了其在铝合金研发中所发挥的具体作用。基于集成计算材料工程，提出了从用户需要、设计制备和工业生产3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例，展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能，这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。
关键词:
铝合金
,
集成计算材料工程
,
多尺度模拟
,
数据库
,
应用
