單相材料動態(tài)再結晶元胞自動機模型的改進.pdf

1、動態(tài)再結晶是金屬熱塑性加工過程中最重要的物理冶金過程之一，采用計算機模擬方法實現(xiàn)其顯微組織演變的預測和控制，對于確定最佳的工藝參數(shù)從而優(yōu)化產品的組織性能有極其重要的意義。
　　近年來，元胞自動機（Cellular Automata，簡稱CA）方法以其算法結構簡單、計算效率高、可直接考察局部交互作用及其對體系復雜行為影響的特點而廣泛應用于金屬材料的動態(tài)再結晶組織演變仿真。但是，由于動態(tài)再結晶過程的影響因素及其作用機制較為復雜，加之現(xiàn)

2、有實驗技術所限，所發(fā)表的相應模擬研究結果與實際相比仍有較大差異。總體看來，目前影響單相金屬材料動態(tài)再結晶CA仿真精度的主要問題在于:①作為檢驗動態(tài)再結晶仿真精度的基本方法-熱模擬實驗所獲得的宏觀流變應力曲線的模擬精度仍有待進一步提高;②模型自身精度的改善，如恒形核率是否合理、動態(tài)回復位錯密度增量的解析精度控制、三叉晶界優(yōu)先形核等問題一直沒有得到解決?？紤]到問題①屬于實驗技術的改進，本文側重于問題②的解決開展了相關研究。
　　首先，

3、基于動態(tài)再結晶模擬理論、閉環(huán)控制原理以及黃金分割原理，提出了采用應力差閉環(huán)控制-黃金搜索法來搜索、確定真實的瞬態(tài)形核率，據此創(chuàng)建了動態(tài)再結晶CA模型，并對HPS485wf橋梁鋼的動態(tài)再結晶過程進行了模擬研究。結果表明，這一方法合理、有效;與恒形核率模型相比，所建模型明顯改善了動態(tài)再結晶流變應力的模擬精度及其穩(wěn)定性，較前期所建的恒形核率的動態(tài)再結晶CA模型相比，流變應力差的最大值δmax及平均值(δ)分別相對降低93.269％及87.50

4、％，同時使得動態(tài)再結晶面積分數(shù)的模擬精度有所提高。
　　然后，針對動態(tài)回復階段流變應力模擬精度不高的問題，再次利用應力差閉環(huán)控制-黃金搜索法所確定的最優(yōu)位錯密度增量值取代唯象模型計算值，將改進的動態(tài)回復位錯密度模型引入基于瞬態(tài)形核率的動態(tài)再結晶元胞自動機模型，進行了HPS485wf鋼的動態(tài)再結晶仿真。結果表明，在滿足設定的動態(tài)再結晶流變應力模擬精度的前提下，動態(tài)回復位錯密度模型的改進進一步改善了動態(tài)再結晶全程流變應力的模擬精度，較