确定的有限元胞自动机的两个性质 被引量：1

1

作者 谷静 易宇 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期21-24,共4页

提出了确定的有限元胞自动机的概念,通过对演化构形的惟一性特征的分析,证明了确定的有限元胞自动机的状态演化最终处于稳定状态或者循环状态;具有相同演化结果的状态构成等价关系两个性质.利用初等元胞自动机对其进行了验证,在此基础上... 提出了确定的有限元胞自动机的概念,通过对演化构形的惟一性特征的分析,证明了确定的有限元胞自动机的状态演化最终处于稳定状态或者循环状态;具有相同演化结果的状态构成等价关系两个性质.利用初等元胞自动机对其进行了验证,在此基础上,对元胞自动机的四个普遍性分类进行了三个层次的探讨. 展开更多

关键词 元胞自动机 确定的有限元胞自动机 复杂系统 人工生命

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弹性力学中无网格和有限元耦合的元胞自动机算法 被引量：1

2

作者 陈泽芸 袁卫锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期2131-2135,共5页

结合有限元和无网格算法的优势,提出了一种元胞自动机算法用以求解二维弹性力学问题。该算法将二维模型离散成一系列节点,这些节点被分成有限元群和无网格群。有限元区域被定义在问题的边界附近,其中的任一节点和其周围相邻点的力学关... 结合有限元和无网格算法的优势,提出了一种元胞自动机算法用以求解二维弹性力学问题。该算法将二维模型离散成一系列节点,这些节点被分成有限元群和无网格群。有限元区域被定义在问题的边界附近,其中的任一节点和其周围相邻点的力学关系通过有限元单元建立;无网格区域定义在远离原理问题边界处,其中的节点之间的关系借用有限元中的位移插值概念建立。无论处于有限元区域还是无网格区域,任何一个节点都被置于元胞自动机的框架下进行处理,即节点的位移通过元胞自动机进行求解。与有限元方法相比,所提出的元胞自动机算法无需采用高斯消去法等传统系统求解器,而是通过元胞自动机的自动演化解决问题。依据该算法,有限元和无网格方法可以实现无缝连接。数值算例验证了该算法的新颖性和正确性。 展开更多

关键词 耦合算法 元胞自动机 有限元方法 弹性力学

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多智能体与元胞自动机结合及城市用地扩张模拟 被引量：107

3

作者 杨青生 黎夏 《地理科学》 CSCD 北大核心 2007年第4期542-548,共7页

运用多智能体(Agent)和元胞自动机(CA)结合来模拟城市用地扩张的方法,将影响和决定用地类型转变的主体作为Agent引进元胞自动机模型中,Agent在CA确定的城市发展概率的基础上,通过自身及其周围环境的状况,综合各种因素的影响做出决策,决... 运用多智能体(Agent)和元胞自动机(CA)结合来模拟城市用地扩张的方法,将影响和决定用地类型转变的主体作为Agent引进元胞自动机模型中,Agent在CA确定的城市发展概率的基础上,通过自身及其周围环境的状况,综合各种因素的影响做出决策,决定元胞下一时刻的城市发展概率。运用Agent的决策结果,对CA模型中以随机变量体现的不确定性通过Agent决策行为给予地理意义的新解释。以城市郊区—樟木头镇为例,对1988～1993年城市用地扩张进行了模拟研究,取得了良好的模拟效果。 展开更多

关键词 智能体(Agent) 元胞自动机 不确定性 城市模拟

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基于元胞自动机原理的LED基板热-力耦合解析 被引量：2

4

作者 龚惠锋 王安麟 +1 位作者 吴仁智 韩业鹏 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第10期10-13,共4页

为了解决微小性结构设计问题中的可变边界条件和多物理场耦合效应的解析难题,提出了基于元胞自动机原理的热-力耦合规则和耦合解析方法。以LED基板热-力耦合现象为研究对象,通过基于元胞自动机原理的热-力耦合解析,得到LED基板温度、位... 为了解决微小性结构设计问题中的可变边界条件和多物理场耦合效应的解析难题,提出了基于元胞自动机原理的热-力耦合规则和耦合解析方法。以LED基板热-力耦合现象为研究对象,通过基于元胞自动机原理的热-力耦合解析,得到LED基板温度、位移及热应力耦合的数值结果,并与FEM解析结果比较,证明了方法的有效性。所提出的基于自组织原理的热-力耦合解析方法和思想,为复杂多物理场条件下的微结构工程设计提供了一个具有灵活性的性能解析途径。 展开更多

关键词 热-力耦合 元胞自动机 自组织规则 有限元

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二维弹性问题无网格元胞自动机算法 被引量：1

5

作者 王积硕 袁卫锋 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第3期101-103,共3页

为了避免因网格畸变带来误差,本研究基于元胞自动机的思想发展了一种无网格计算方法。该方法将二维弹性问题的区域离散成随机分布的点,借用有限元方法中的差值概念建立区域中任意一点和其邻域内的其它点之间的位移与力的关系,以此为局... 为了避免因网格畸变带来误差,本研究基于元胞自动机的思想发展了一种无网格计算方法。该方法将二维弹性问题的区域离散成随机分布的点,借用有限元方法中的差值概念建立区域中任意一点和其邻域内的其它点之间的位移与力的关系,以此为局部规则,构建了适用于求解二维弹性力学问题的元胞自动机。依据边界条件,元胞自动机自行演化,直至各离散点的位移收敛进而求得弹性问题的解。数值算例表明,该算法简单、正确,可以方便地和有限元结合,增加数值模拟的灵活性,同时,它在并行计算领域具备很大的潜力。 展开更多

关键词 元胞自动机 无网格算法 并行计算 有限元法

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元胞自动机压缩算法仿真卫星云图 被引量：1

6

作者 邹阳 王将 +2 位作者 张昭晖 刘祎 梁立为 《计算机应用与软件》 北大核心 2018年第4期265-268,302,共5页

为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自... 为减小计算复杂度和提高压缩比,提出基于方块编码和可逆元胞自动机结合的二值图像压缩算法来仿真卫星云图简单实用的元胞自动机编码表示方法。并针对卫星云图特性和业务实际,提出搜索和统计云图元胞邻域的状态集合,改进加权有限元胞自动机算法,对卫星云图数据进行压缩。实验表明,两种编码方法都能有效地减小计算复杂度,提高压缩比。峰值信噪比(PSNR)在30 dB左右,RCA-BTC算法压缩率可以达到15,图像重建仿真效果良好。 展开更多

关键词 方块编码 可逆元胞自动机 加权有限元胞自动机 卫星云图仿真 数据压缩

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6061铝合金半连铸圆坯组织瞬态数值模拟研究

7

作者 呼京龙 乐启炽 胡文鑫 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期25-33,共9页

本文建立了6061铝合金半连铸过程传热模型和元胞自动机-有限元(CAFE)耦合模型,采用边界跟踪法模拟了瞬态条件下不同铸造工艺对凝固组织演变的影响。经试验验证,该模型可模拟6061铝合金半连铸的凝固组织。用其预测不同铸造温度、速度和... 本文建立了6061铝合金半连铸过程传热模型和元胞自动机-有限元(CAFE)耦合模型,采用边界跟踪法模拟了瞬态条件下不同铸造工艺对凝固组织演变的影响。经试验验证,该模型可模拟6061铝合金半连铸的凝固组织。用其预测不同铸造温度、速度和传热系数下的凝固组织。结果表明:铸造温度升高,等轴区宽度从219.1 mm降至187.4 mm,柱状晶和等轴晶均粗化;铸造速度增加,液穴深度增大,等轴晶区的宽度由222.1 mm降至202.4 mm,柱状晶尺寸增大,等轴晶细化;传热系数增大,铸坯边部温度梯度增大,柱状晶粗化,但中心熔体冷却速度增大,对等轴晶有一定细化效果。用半连铸方法生产6061铝合金铸锭,适当降低铸造温度,增大铸造速度和冷却水量有利于形成细小的凝固组织。 展开更多

关键词 边界追踪法 凝固组织 元胞自动机-有限元法 6061铝合金

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腐蚀环境中铝合金材料力学性能退化研究 被引量：5

8

作者 张恩山 郭东旭 +3 位作者 王燕昌 任克亮 高士武 郭晓菊 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期23-27,共5页

针对金属材料在服役环境中由于环境介质作用而使其力学性能降低这一问题,采用元胞自动机方法对航空工程结构中的铝合金材料,在不同环境条件下的腐蚀损伤演化过程进行模拟,得到铝合金表面腐蚀损伤的形成及演化过程;最后结合计算机图形图... 针对金属材料在服役环境中由于环境介质作用而使其力学性能降低这一问题,采用元胞自动机方法对航空工程结构中的铝合金材料,在不同环境条件下的腐蚀损伤演化过程进行模拟,得到铝合金表面腐蚀损伤的形成及演化过程;最后结合计算机图形图像处理技术,对铝合金腐蚀损伤元胞自动机模拟结果进行腐蚀图像特征提取及有限元分析,得到了材料表面腐蚀损伤周围的应力分布和结构的最大承载力。 展开更多

关键词 铝合金 腐蚀损伤 元胞自动机 有限元方法

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基于CAFE法优化易切削钢9SMn28锰硫比 被引量：6

9

作者 王金龙 王福明 +1 位作者 李长荣 程慧静 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2009年第5期10-13,共4页

应用CAFE法,模拟了易切削钢9SMn28三维微观凝固组织及其结晶过程。模拟结果与实验结果吻合较好,模拟结晶过程与实际结晶过程相符。模拟优化了易切削钢9SMn28最佳的锰硫比,确定的最佳值为4.44,即锰为1.2wt%、硫为0.27wt%,并通过热力学计... 应用CAFE法,模拟了易切削钢9SMn28三维微观凝固组织及其结晶过程。模拟结果与实验结果吻合较好,模拟结晶过程与实际结晶过程相符。模拟优化了易切削钢9SMn28最佳的锰硫比,确定的最佳值为4.44,即锰为1.2wt%、硫为0.27wt%,并通过热力学计算分析了原因。 展开更多

关键词 元胞自动机-有限元模型 模拟 优化 锰硫比

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钛合金塑性成形关键技术进展(英文) 被引量：2

10

作者 杨合 武川 +3 位作者 李宏伟 樊晓光 张大伟 吉喆 《中国材料进展》 CAS CSCD 2011年第6期6-13,62,共8页

综述了钛合金塑性成形关键技术的发展状况。重点介绍了成形与微观组织演化的研究与发展。在成形方面,主要讨论了省力成形技术在钛合金大型复杂构件成形中的应用,并给出了相关的实例,如钛合金构件的等温成形、连续/间断局部加载成形等;... 综述了钛合金塑性成形关键技术的发展状况。重点介绍了成形与微观组织演化的研究与发展。在成形方面,主要讨论了省力成形技术在钛合金大型复杂构件成形中的应用,并给出了相关的实例,如钛合金构件的等温成形、连续/间断局部加载成形等;讨论了精确成形技术中的回弹控制与工艺优化等关键问题;在缺陷控制技术方面,主要讨论了如何控制裂纹出现及充填不满等问题;在微观组织演化方面,首先讨论了微观组织的演化机制,如织构与组织形态的演化;其次,讨论了微观组织演化的几种数值建模方法,如内变量法、晶体塑性理论及元胞自动机模型。最后,提出了钛合金构件塑性成形技术领域目前存在的问题与挑战。 展开更多

关键词 钛合金 等温局部加载 大型复杂构件 回弹控制 工艺优化 内变量法 晶体塑性有限元 元胞自动机

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Fe-0.04%C合金焊缝熔池凝固过程中枝晶生长及溶质浓度分布模拟 被引量：2

11

作者 张敏 李露露 +1 位作者 徐蔼彦 李继红 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2854-2862,共9页

基于枝晶生长的扩散界面模型,改进元胞自动机法,并结合有限差分法,综合考虑浓度场、温度场以及熔池形状,建立Fe-0.04%C(质量分数)合金枝晶生长和溶质浓度分布模型。模拟单个等轴晶的生长形貌及枝晶尖端生长速度随时间的变化关系、多个... 基于枝晶生长的扩散界面模型,改进元胞自动机法,并结合有限差分法,综合考虑浓度场、温度场以及熔池形状,建立Fe-0.04%C(质量分数)合金枝晶生长和溶质浓度分布模型。模拟单个等轴晶的生长形貌及枝晶尖端生长速度随时间的变化关系、多个等轴晶的生长形貌和溶质浓度分布、柱状晶的生长形貌和耦合温度场后的柱状晶-等轴晶转变过程,并与实验进行对比。结果表明:取向角对枝晶形貌有一定的影响;枝晶尖端生长速度随时间的延长最后趋于稳定;熔池形状影响柱状晶生长形貌;溶质主要富集在枝晶根部及晶界处。模拟结果与实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 元胞自动机-有限元法 枝晶生长 溶质分布 温度分布

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基于自组织规则的热力耦合解析

12

作者 王安麟 吴仁智 杨蓉 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1249-1253,共5页

为解决平面微小结构设计问题中的可变边界条件、多物理场耦合效应等解析难题,利用平面微小结构连续性单元同桁架单元应变能相等的机理,提出了基于元胞自动机的热力耦合解析方法.以发光二极管(LED)基板热力耦合现象为研究对象,通过LED基... 为解决平面微小结构设计问题中的可变边界条件、多物理场耦合效应等解析难题,利用平面微小结构连续性单元同桁架单元应变能相等的机理,提出了基于元胞自动机的热力耦合解析方法.以发光二极管(LED)基板热力耦合现象为研究对象,通过LED基板温度、位移及热应力耦合的数值结果与有限元解析结果的比较,证明了方法的有效性.适用于平面微小结构的热力耦合规则的提出,为复杂多物理场条件下的微结构工程设计提供了一个具有灵活性的性能解析途径. 展开更多

关键词 热力耦合 元胞自动机 自组织规则 有限元

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整合规则下的结构拓扑自组织进化设计

13

作者 姜涛 朱灯林 +1 位作者 王安麟 王石刚 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第8期943-946,980,共5页

结构拓扑自组织进化规则的选择对结构拓扑的进化过程有决定性影响。与采用单一进化规则体系的结构进化过程相比,本文提出采用基于应力场的局部间接力学规则和基于拓扑结构质量分布的BP神经网络的局部直接规则相结合的方法,在此基础上的... 结构拓扑自组织进化规则的选择对结构拓扑的进化过程有决定性影响。与采用单一进化规则体系的结构进化过程相比,本文提出采用基于应力场的局部间接力学规则和基于拓扑结构质量分布的BP神经网络的局部直接规则相结合的方法,在此基础上的结构拓扑自组织进化过程可以大幅节省运算时间,同时收敛性较好。通过对一典型悬臂深梁模型的实际拓扑进化模拟,表明了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 结构拓扑优化 自组织设计 元胞自动机 BP神经网络 有限元

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基于一种改进CA模型模拟双辊连续铸轧纯铝微观组织

14

作者 陈守东 陈敬超 彭平 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期73-80,共8页

基于枝晶生长的基本传输过程和元胞自动机(Cellular Automaton,简称CA)-有限元(Finite Element,简称FE)模型基本原理,建立了适应双辊连续铸轧纯铝薄带工艺特点的凝固过程形核和晶体生长的数学模型.模型耦合了宏观温度场和微观组织模拟计... 基于枝晶生长的基本传输过程和元胞自动机(Cellular Automaton,简称CA)-有限元(Finite Element,简称FE)模型基本原理,建立了适应双辊连续铸轧纯铝薄带工艺特点的凝固过程形核和晶体生长的数学模型.模型耦合了宏观温度场和微观组织模拟计算,考虑了溶质扩散、曲率过冷和各向异性等重要因素的影响,定义了界面单元捕获规则,能够模拟凝固过程中枝晶生长的形态.应用本模型对双辊连续铸轧纯铝薄带凝固过程中等轴晶生长、等轴晶多晶粒生长及柱状晶生长、柱状晶向等轴晶演化进行模拟并与实验结果进行对比,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了模型的正确性. 展开更多

关键词 纯铝 双辊连续铸轧 凝固微观组织模拟 元胞自动机-有限元方法 枝晶形貌

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超声波作用对铝合金铸锭微观组织的影响

15

作者 苏思超 徐戎 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期989-994,共6页

利用超声波处理铝熔体可改善铸锭微观组织从而达到改善性能的目的。将纯铝在小坩埚中熔化并对其施加超声波处理,与未施加超声波作用的样品进行对比发现,施加超声处理后的铸锭在纵截面上形成了均匀细小的微观组织,而未施加超声处理的铸... 利用超声波处理铝熔体可改善铸锭微观组织从而达到改善性能的目的。将纯铝在小坩埚中熔化并对其施加超声波处理,与未施加超声波作用的样品进行对比发现,施加超声处理后的铸锭在纵截面上形成了均匀细小的微观组织,而未施加超声处理的铸锭则形成粗大不均匀的微观组织,与基于元胞自动机的有限元法(CAFE)仿真分析结果吻合。为了进一步分析研究,以2A14铝合金ϕ830 mm大铸锭为研究对象,对比分析施加与不施加超声波处理的铸锭微观组织发现,对熔体施加超声处理后的铸锭从心部到边缘晶粒组织均有细化,与仿真分析结果接近。因此对熔体施加超声处理无论对于小铸锭还是大铸锭均有明显的晶粒细化作用,有利于提高铝锭的综合性能。 展开更多

关键词 超声波处理 微观组织 基于元胞自动机的有限元法(CAFE) 2A14铝合金

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过热度、传热系数以及高斯分布参数对Ag-28Cu-2Ni合金凝固组织的影响 被引量：5

16

作者 方继恒 刘曦 +7 位作者 谢明 胡洁琼 王松 张吉明 杨有才 陈永泰 王塞北 李再久 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第18期3077-3084,共8页

基于CAFE法(元胞自动机CA-有限元FE耦合模型),借助Procast软件对水冷铜模浇铸条件下合金的三维微观组织结构进行模拟,模拟结果与实验结果一致。此外,研究了工艺参数(过热度和传热系数)以及高斯分布参数(平均过冷度、成核密度和过冷度标... 基于CAFE法(元胞自动机CA-有限元FE耦合模型),借助Procast软件对水冷铜模浇铸条件下合金的三维微观组织结构进行模拟,模拟结果与实验结果一致。此外,研究了工艺参数(过热度和传热系数)以及高斯分布参数(平均过冷度、成核密度和过冷度标准方差)对合金凝固组织的影响。模拟结果表明,随着过热度的增大,柱状晶比例逐渐增大,细小柱状晶的晶粒尺寸变大,且CET(柱状晶向等轴晶转变)转化位置向合金铸件内部推移。水冷条件下(传热系数h=5000W/(m^2·K)),Ag-28Cu-2Ni合金凝固组织几乎全为柱状晶,而且晶粒粗大。空冷条件下(传热系数h=2000W/(m2·K)),柱状晶区缩小,等轴晶区占主要部分。缓冷条件下(传热系数h=10W/(m2·K)),铸件的凝固组织几乎全为等轴晶。此外,平均过冷度越高,柱状枝晶区域越大。最大成核密度越大,晶粒尺寸越小。随着标准偏差增大,晶粒分布更加离散化,且晶粒尺寸分布更加均匀。 展开更多

关键词 元胞自动机CA-有限元FE耦合模型(CAFE) 微观组织 过热度 传热系数 高斯分布参数

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电渣重熔工艺对GCr15轴承钢凝固组织的影响 被引量：5

17

作者 吕斌 李志强 +3 位作者 杨智勇 刘小龙 李卫京 韩建民 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期24134-24141,共8页

基于CAFE法(元胞自动机-有限元模型),采用ProCAST对电渣重熔方法生产的GCr15轴承钢钢锭的微观组织进行数值模拟,得到了电渣钢锭的晶粒生长过程、熔池形状变化和晶区分布情况,并分析了不同的工艺参数对熔池形状以及凝固组织的影响。熔池... 基于CAFE法(元胞自动机-有限元模型),采用ProCAST对电渣重熔方法生产的GCr15轴承钢钢锭的微观组织进行数值模拟,得到了电渣钢锭的晶粒生长过程、熔池形状变化和晶区分布情况,并分析了不同的工艺参数对熔池形状以及凝固组织的影响。熔池深度随着钢锭固相区的扩展而变得越来越深,当钢锭长到一定高度,熔池深度和晶粒生长方向均不再变化。研究结果表明:结晶器冷却强度越大,熔池温度越低,熔池深度与钢锭半径之比h/R越小,而晶粒平均尺寸增大且柱状晶越多;渣池温度越高,h/R越大,晶粒平均尺寸增大;重熔速度是最显著的影响因素,熔速增大,h/R显著增大,柱状晶尺寸增大且数量增多。经过对电渣锭的凝固组织观察试验发现,模拟结果与试验结果有较好的一致性。 展开更多

关键词 元胞自动机-有限元模型(CAFE) 电渣重熔 GCR15轴承钢 金属熔池 微观组织

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Ti6Al4V切削过程中动态再结晶模拟 被引量：2

18

作者 徐江毅 何林 +2 位作者 王萌 周滔 赵先锋 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第10期155-160,共6页

零件的力学和物理性能很大程度上取决于材料的微观组织和化学成分,针对钛合金在机加工过程中会发生严重的塑性变形和较高的温度下所触发的动态再结晶(DRX)以及动态回复现象成为了微观组织演化的一种机制,通过建立有限元-元胞自动机(FE-... 零件的力学和物理性能很大程度上取决于材料的微观组织和化学成分,针对钛合金在机加工过程中会发生严重的塑性变形和较高的温度下所触发的动态再结晶(DRX)以及动态回复现象成为了微观组织演化的一种机制,通过建立有限元-元胞自动机(FE-CA)耦合的DRX预测模型,该模型包括位错密度模型、晶粒形核模型、晶粒长大模型,目的是为了研究车削钛合金过程中的微观组织演化机制,在不同进给量下温度、应变、应变率对DRX的影响规律,结果表明:温度的增大有利于DRX行为的发生,较高的应变有利于DRX晶粒的长大,较大的应变率增强了形核率的发生而抑制了晶粒的长大;随着进给的增大,切屑更容易发生DRX,切屑晶粒细化程度增强,而已加工表面细化程度减弱,刀具后刀面磨损更易触发已加工表面的DRX。 展开更多

关键词 钛合金 有限元-元胞自动机 动态再结晶 微观组织演化

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基于CAFE法模拟自然对流对微观组织的影响 被引量：1

19

作者 王金龙 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A02期474-478,共5页

在分析元胞自动机-有限元(CAFE)法模拟凝固过程微观组织物理本质和数值计算方法的基础上,运用该法模拟了对流对凝固过程中的温度场、缩孔和疏松及微观组织的影响。模拟结果表明:该法可以实现铸件三维微观组织的模拟,模拟结果与实验吻合... 在分析元胞自动机-有限元(CAFE)法模拟凝固过程微观组织物理本质和数值计算方法的基础上,运用该法模拟了对流对凝固过程中的温度场、缩孔和疏松及微观组织的影响。模拟结果表明:该法可以实现铸件三维微观组织的模拟,模拟结果与实验吻合较好。对流可以起到均匀温度场的作用;对流对凝固过程中的补缩有一定的影响,使缩孔、疏松形貌不规则;对流可以细化铸件的微观组织。 展开更多

关键词 元胞自动机-有限元模型 模拟 对流 微观组织

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交通荷载下叠合式公轨隧道的力学性状研究

20

作者 孙志浩 李明睿 +4 位作者 冯国辉 徐长节 黄展军 侯世磊 何小辉 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2210-2221,共12页

为模拟交通荷载,引入并改进三车道元胞自动机得到汽车荷载作用位置的随机动态变化,同时利用汽车动力模型、列车-钢轨-隧道耦合动力学模型得到交通荷载量值随时间的动态变化。首先建立叠合式公轨隧道有限元静力模型并进行分析,随后将交... 为模拟交通荷载,引入并改进三车道元胞自动机得到汽车荷载作用位置的随机动态变化,同时利用汽车动力模型、列车-钢轨-隧道耦合动力学模型得到交通荷载量值随时间的动态变化。首先建立叠合式公轨隧道有限元静力模型并进行分析,随后将交通荷载导入公轨隧道有限元模型中,对公路隧道衬砌的动力响应进行分析,获得衬砌的水平应力时程曲线、最大应力响应值和振动加速度,并获得不同隧道布置形式下最大加速度分布曲线、最大应力分布曲线。为减小公路隧道底板拉应力,对2种隧道之间的垫层布置形式进行了措施优化,最后对垫层与动力响应的关系进行研究。研究结果表明:静力条件时铁路隧道造成公路隧道下部刚度差异,不同铁路隧道布置形式会分别加剧或减小公路隧道底板拉应力;动力条件时动力响应值在2种交通荷载共同作用时达到最大值,其中最大拉应力为2.77 MPa,与静力分析相比增加了7.36%,且公路隧道最大振动加速度由列车荷载控制;不同的铁路隧道布置形式下公路隧道的最大振动加速度和拉应力大小及发生位置有所不同,铁路隧道分开、合并布置时,最大振动加速度分别出现在两侧隧洞跨中和公路隧道中墙处,前者最大拉应力值约为后者的1.5倍,且其最大拉应力出现位置更靠近侧墙。通过在公路隧道下方铺设垫层,可以有效控制其底板拉应力,垫层宜优先设置在中墙和2个侧墙位置处。 展开更多

关键词 公轨隧道 交通荷载 动力响应 元胞自动机 有限元

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