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申请/专利权人：南京航空航天大学;南京航空航天大学无锡研究院

摘要：本发明公开了一种基于元胞自动机的热冲击载荷作用过程中微观组织演变的预测方法，包括材料高温热冲击实验、热冲击载荷作用后晶粒长大CA模型，以及结合实验结果和CA模型的微观组织演变预测，涉及计算材料学技术领域。本发明的方法通过结合实验数据和元胞自动机模型，能够准确预测材料在不同高温热冲击条件下的微观组织演变；通过概率模型和邻居类型的使用，优化了计算过程，提高了模拟效率；适用于不同材料和条件的高温热冲击分析，具有广泛的工业应用前景；通过结合概率形核模型、热激活机制、曲率驱动机制和元胞自动机模型，能够显著提高预测效率，降低实验成本，具有重要的应用价值。

主权项：1.一种基于元胞自动机的热冲击载荷作用过程中微观组织演变的预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：在不同上限温度条件下对材料进行高温热冲击实验，获得不同上限温度Ti下不同热冲击循环数与晶粒尺寸的关系，以及δ相含量的变化；S2：根据材料特性输入基本参数，并随机赋予每个元胞取向变量，用于建立初始元胞状态，为模拟过程中元胞取向变化和晶粒生长提供初始条件；S3：按照VonNeumann邻居类型，晶界元胞有一定概率不发生转变，记晶界元胞不发生转变的概率为P1，根据概率P1对晶界元胞进行初步判断，识别本次系统时间步不发生转变的晶界元胞，则不进行晶粒生长规则的判定，对发生转变的晶界元胞进行晶粒生长判别；S4：对于需要进行晶粒生长判别的晶界元胞，基于概率形核模型，假设再结晶晶核按照概率P2生成，根据概率P2判断是否生成新的再结晶晶核，并根据Moore邻居类型和晶界能改变量ΔEi→j模拟再结晶晶核的长大过程；S5：对于步骤S4中未进行再结晶晶核转变的晶界元胞，则根据热激活机制进行判定，在每一个系统时间步，按照概率P3确定晶界元胞发生转变的难易程度；S6：假设步骤S5中存在的未进行再结晶晶核转变的晶界元胞为C5，按照Moore邻居类型，根据曲率驱动机制进行转变判定；S7：对于步骤S6中还存在的未进行再结晶晶核转变的晶界元胞，从元胞C5邻域的8个元胞中随机选取一个元胞按照概率P4进行转变；S8：所有晶界元胞判断完毕后，系统时间步加一，继续进行下一次循环；S9：根据步骤S1高温热冲击实验观测到的晶粒微观试验结果，将相同晶粒尺寸的系统时间步与相应热冲击循环数、热冲击载荷的上限温度联系起来，得到如下公式： 式中，CAS表示元胞自动机的系统时间步长；C1、C2为待定常数；N为热冲击循环数，Tmax为热冲击载荷的上限温度；S10：用步骤S9得到的公式计算给定热冲击循环数在给定热冲击载荷的上限温度下的元胞自动机的系统时间步长CAS，将所述系统时间步长CAS输入元胞自动机模型中进行预测，得到对应的晶粒尺寸以及材料微观组织模拟图。

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