procast cafe 后处理 微观组织模拟 元胞自动机
Procast
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几何体 • ProCAST • Iges • Step • Parasolid • Stl
如果有未划分网格的面
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辐射分析模块
本模块大大加强了基本模块中关于辐射计算的功 能。专门用于精确处理单晶铸造、熔模铸造过程 热辐射的计算。特别适用于高温合金例如铁基或 镍基合金。此模块被广泛用于涡轮叶片的生产模 拟。该模块采用最新的“灰体净辐射法”计算热辐 射自动计算视角因子、考虑阴影效应等，并提供 了能够考虑单晶铸造移动边界问题的功能。此模 块还可以用来处理连续性铸造的热辐射，工件在 热处理炉中的加热以及焊接等方面的问题。
SolStar SOLIDA 华铸CAE
英国 日本 中国
FVM DFDM FDM
—— —— 软件不限制
各种铸造 多数铸造 各种铸造
ProCAST分析模块
• • • • • • • • 有限元网格划分 MeshCAST 传热分析及前后处理 Base License 流动分析 Fluid flow 应力分析 Stress 热辐射分析 Rediation 显微组织分析 Micromodel 电磁感应分析 Electromagnetics 反向求解 Inverse
重力定义
1. 单击Process/Gravity, 弹出重力定义窗口 2.用左键单击X、 Y、Z来选择重力 大小和方向
3.单击Apply
元胞自动机模拟凝固过程的方法
元胞自动机模拟凝固过程的方法主要包括以下步骤：
1. 确定初始条件：包括设定初始温度、熔体浓度、界面形态等参数。
2. 确定形核过程：模拟过程中，需要设定适当的形核条件，如形核位置、形核率等。
3. 确定生长规则：根据凝固条件，制定生长规则，如枝晶臂生长、晶粒长大等。
4. 模拟时间推进：根据选定的时间步长，推进模拟过程，直到达到预设的模拟时间。
5. 输出结果：将模拟结果输出，如枝晶形态、晶粒分布、组织结构等。
通过以上步骤，元胞自动机模拟凝固过程的方法可以用于研究凝固过程中的形核、枝晶生长、晶粒长大等现象，以及不同工艺参数对凝固组织的影响。
Al-Cu合金水平单向凝固组织预测及实验观察
Al-Cu合金水平单向凝固组织预测及实验观察仲红刚;曹欣;陈湘茹;张捷宇;翟启杰【摘要】使用有限元耦合元胞自动机模型预测水平单向凝固实验中 Al-4.5%Cu(质量分数)合金试样的温度场和微观凝固组织。
晶体形核和枝晶生长动力学模型分别采用Rappaz连续形核模型和Kurz-Giovanola-Trivedi(KGT)模型简化形式，基于纯扩散条件，采用 KGT 模型简化公式计算生长参数。
结果显示：数值模拟可以较准确地预测柱状晶向等轴晶转变(CET)位置和等轴晶晶粒尺寸，但因模拟未考虑晶核的运动，激冷等轴晶区的模拟有较大偏差。
模拟和实验结果都证明过热度显著影响Al-Cu合金的凝固组织，过热度低于20℃条件下可以获得全等轴晶组织，否则会出现柱状晶；过热度50℃以上的试样CET位置几乎不发生变化。
%The temperature field and the grain structure of Al-4.5%Cu (mass fraction) alloy in horizontal directional solidification process were predicted using a cellular automaton (CA) coupled with finite-element (FE) model. The Rappaz model was adopted to calculate the nucleation. And the Kurz-Giovanola-Trivedi (KGT) model was used to describe the growth kinetics of dendritic tips. The growth parameters of Al-4.5%Cu alloy were calculated using simplified KGT formula, which was derived based on the pure diffusion condition. The results show that the position of the columnar to equiaxed transition (CET) and the size of equiaxed grains can be simulated reasonably. However, large deviation of the simulated result exists in the chill zone as the movement of nucleus is not considered. The simulated and experimental results prove that the superheat greatly influences the solidification microstructures of Al-Cu alloy. Full equiaxed grains can beobtained if superheat is lower than 20 ℃, otherwise columnar grains will be observed. When the superheat is above 50 ℃, the positions of CET are no longer changed.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】8页(P2792-2799)【关键词】Al-Cu合金;元胞自动机;凝固过程;柱状晶向等轴晶转变;热模拟【作者】仲红刚;曹欣;陈湘茹;张捷宇;翟启杰【作者单位】上海大学材料科学与工程学院上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海 200072;上海大学材料科学与工程学院上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海 200072;上海大学材料科学与工程学院上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海 200072;上海大学材料科学与工程学院上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海 200072;上海大学材料科学与工程学院上海市现代冶金及材料制备重点实验室，上海 200072【正文语种】中文【中图分类】TG21连铸坯凝固传热主要在厚度及宽度方向(或径向)进行，拉坯方向的凝固传热可以忽略不计。
元胞自动机模型步骤
元胞自动机模型是一种模拟系统行为的离散模型，其中每个元素被称为元胞，它们遵循一组规则进行状态转移。
以下是构建元胞自动机模型的步骤：1.确定元胞空间首先，确定元胞的空间布局。
元胞空间通常是一个网格，元胞在网格中的位置可以用行和列的坐标表示。
根据问题的具体需求，可以选择不同大小的网格和元胞数量。
2.定义状态转移规则接下来，需要定义元胞的状态转移规则。
每个元胞的状态在一定时间步会根据一组规则进行更新。
这些规则通常包括相邻元胞的状态以及当前元胞的状态，它们共同决定了下一个状态。
例如，在“康威生命游戏”中，每个元胞的存活、死亡或繁殖取决于相邻元胞的状态。
3.初始化元胞状态在开始模拟之前，需要初始化元胞的状态。
这通常是一个随机过程，但也可以根据特定的问题背景进行初始化。
每个元胞都被赋予一个初始状态，这些状态在后续的迭代中会发生变化。
4.迭代更新状态迭代更新状态是模型的核心步骤，它涉及根据定义的规则将每个元胞从当前状态转移到下一个状态。
通常使用循环或递归实现这个步骤，每次迭代都根据当前状态计算下一个状态。
迭代过程中，可以记录下每个元胞的历史状态，以便后续分析。
5.分析结果最后，根据模型的实际应用，可以对结果进行分析。
例如，如果模型用于模拟生物群体的演化，可以观察不同时间步的群体结构变化；如果用于模拟交通流，可以分析交通拥堵的形成和传播。
此外，还可以通过可视化工具展示元胞自动机模型的状态演化过程。
总之，元胞自动机模型是一种强大的工具，可用于模拟各种复杂系统的行为。
通过以上步骤，可以构建出具有不同应用背景的元胞自动机模型，并通过迭代更新状态和分析结果来揭示系统的内在规律。
CAFF法形核参数对Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金凝固组织的影响
CAFF法形核参数对Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金凝固组织的影响马晓龙;潘龙伟;宗喜梅;牛晓峰;张金山【摘要】应用CAFE法与实验相结合的方法,对Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金凝固组织进行了模拟研究,确定出了该合金凝固组织模拟的数学模型,同时研究了形核参数(?Tv,max、?Tv,σ、nv,max)对合金凝固组织的影响.结果表明,?Tv,max越大,nv,max越小,晶粒生长越粗大,?Tv,σ主要控制晶粒的大小区域,随着其增大,大晶粒区域增加.当形核参数分别为?Tv,max=10 K、?Tv,σ=1 K、nv,max=2×1013m-3时,模拟得到的凝固组织几乎全部为细小的等轴晶,晶粒平均尺寸为约32.25μm,实验中得到的晶粒平均尺寸约为29.76μm.计算得到的凝固组织与实验结果基本吻合.%Effect of nucleation parameters(?Tv,max、?Tv.σ、nv,max) on solidification structure of Mg-Y-Zn-Mn-Ca alloy was investigated based on CAFE method combined with experiment , and determined the mathematical model of solidification microstructure simulation . It was shown that with the?Tv,max increasing andnv,max decreasing , the grain would be large .The?Tv.σ mainly controled the rigion of grain size . The bigger the value of?Tv.σ ,the more large grain region . The simulation showed that almost all solidification structure of the sample was equiaxed grains when the nucleation parameters was?Tv,max=10K,nv,max=2×1013m-3,?Tv.σ=1 K ,and the average grain diameter was32.25 μm . The average grain diameter of laboratory sample was 29.76 μm . The solidification structure by calculation was the same as that of the experiment results.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P24-27)【关键词】CAFE法;形核参数;Mg-Y-Zn-Mn-Ca合金;凝固组织【作者】马晓龙;潘龙伟;宗喜梅;牛晓峰;张金山【作者单位】太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024;太原理工大学,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TG146.22凝固过程中形成的组织特性对后续加工和最终材料的性能有很大的影响，因此对金属凝固组织的研究，成为了各国学者感兴趣的热门领域之一[1-3]。
430不锈钢凝固显微组织模拟的3DCAFE模型_兰鹏 (1)
cM l =
( fl ρl DM l
M
固相溶质方程: fs ρs
M ( cM l - c sl )
S sl ρ s D s M ∂ ( fs ρs ) + ( cs - cM sl ) , ∂t l
∂c M s M = ( cM sl - c s ) ∂t
[ ∂∂t ( f ρ ) + S ρl D ] .
采用将 元 胞 自 动 机 和 有 限 元 模 型 相 结 合 的 方 法 ( cellular automata-finite element, CAFE ) 预 测 了
0. 06
C
Table 1 Chemical compositions of 430 stainless steel 0. 47 Si 0. 44 0. 01 0. 002 17. 00 0. 002 Al
式中,v 为速度矢量,ρ 和 μ 分别为钢水密度和黏度, 1. 2. 3 溶质扩散 fl ρl p 为压强,F 为体积力. 液相溶质方程:
v-
式中 , ρ 为密 度 , c 为 比 热 容 , 而 c eff 为 考 虑 凝 固 潜 热后的有效比热容 , T 为温 度 , t 为 时 间 , k 为 导 热 H ( T ) 为焓随温 度 的 变 化 , Q 为 凝 固 潜 热 , f s 为 固 相率 . 系数 , x ㊁ y 和 z 分 别 是 节 点 在 计 算 域 中 的 坐 标 ,
钢的凝固成型过程中, 提高其等轴晶比例通常
是浇铸工艺控制的重要目标. 铸坯( 或铸锭) 中发达 的柱状晶结构容易导致力学性能各向异性, 其在后 续锻造㊁轧制过程中很难彻底消除,直接影响最终产 品的使用性能. 430 铁素体不锈钢具有耐腐蚀性优 良㊁导热性能好㊁热膨胀系数小㊁ 强度高且不含镍等 于其凝固组织中柱状晶发达, 加工时若应变量较大 优点,是一种广泛应用的经济型金属装饰材料. 由 容易产生 皱 褶 缺 陷, 严 重 影 响 其 成 型 性 及 表 面 质
CAFE模型机理及应用
第21卷第10期2009年10月 钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel ResearchVol.21,No.10October 2009基金项目:国家自然科学基金资助项目(50874007)作者简介:王金龙(19782),男,博士生,讲师; E 2m ail :wangjlong78@ ; 修订日期:2009204216CAFE 模型机理及应用王金龙1, 赖朝彬1,2, 王福明1, 张炯明1, 任 嵬1(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083; 2.新余钢铁公司,江西新余338001)摘 要:分析了CA FE 法模拟凝固过程微观组织的物理本质、数值计算方法,并应用CA FE 法模拟了易切削钢9SMn28的三维微观组织,优化了9SMn28的成分。
在CA FE 模型中,形核密度用高斯分布来描述;枝晶尖端生长动力学用KGT 模型进行计算;枝晶生长的择优取向是<100>方向,并可实现枝晶生长的竞争机制;FE 与CA 耦合是通过FE 节点和CA 元胞之间的插值实现的。
易切削钢9SMn28微观组织模拟结果与实验吻合较好,确定的碳、磷、锰、硅、硫的最佳质量分数分别为0115%、0110%、112%、0108%、0136%,并对优化结果进行了模拟,有效地改善了9SMn28的凝固组织。
关键词:元胞自动机2有限元模型;模拟;微观组织中图分类号:T G 142 文献标识码:A 文章编号:100120963(2009)1020060204Mechanism and Application of CAFE MethodWAN G Jin 2long 1, L A I Chao 2bin 1,2, WAN G Fu 2ming 1, ZHAN G Jiong 2ming 1, REN Wei 1(1.School of Metallurgical and Ecological Engineering ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China ; 2.Xinyu Iron and Steel Co ,Xinyu 338001,Jiangxi ,China )Abstract :The CA FE method simulated 3D 2microstructure in solidification processes was analyzed.The CA FE method is the combination of cellular automaton (CA )model with finite element (FE )method which is a macro 2micro coupling model ,and this method can simulate the competitive growth of columnar grains and equiaxed grains ,the formation of columnar region ,relationship between grain boundary orientation and hot grads ,colum 2nar 2to 2equiaxed transition ,and the shape of equiaxed grains in non 2isothermal temperature field ,etc.The nuclea 2tion density is described by Gaussian distribution in the CA FE model.Calculation of kinetics of the dendrite tip growth is done according to the model of KGT.The crystallographic orientation <100>is selected preferentially ,and the competition of crystal growth is developed directly.The coupling of FE and CA is realized through the in 2terpolation between FE mesh and CA cells.Based on the CAFE method ,3D 2microstructure of 9SMn28free cutting steel was simulated in solidification processes ,and the simulation results are consistent with those of experiment.The composition of 9SMn28f ree cutting steel was optimized ;the optimum C ,P ,Mn ,Si and S contents are 0115%,0110%,112%,0108%and 0136%,respectively.The optimization results were also simulated and the solidifica 2tion structure is improved obviously.K ey w ords :cellular autometion 2finite element model ;simulation ;microstructure 凝固过程的微观组织模拟是指在晶粒尺度上对铸件凝固过程进行模拟,对铸件凝固过程的微观模拟和做少量实验即可预测铸件凝固组织和力学性能。
procast cafe 后处理 微观组织模拟 元胞自动机
这里主要讲讲procast的后处理。
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点击café进入下个界面
在点击result
这里应该看到好几个是亮的，如果你的不亮，应该就是你在前面预定义的时候没有选择保存。
这里我保存了所有的数据，一般是保存外边的external就可以了。
下面的彩色的是表示晶向的，具体的看相关的书籍。
这个软件的界面操作不方便，我发现了几个快捷键，同学们可以试试按键盘上的F1---F10，试试，是不是有惊喜啊，哈哈。
然后点击右上角的播放，就可以看到晶体的生长了，
这里的结果是这样的，很多人会奇怪，别急，这是因为你的电脑的显卡问题，把电脑的显卡禁用就OK了，就是不用显卡，回到装系统时电脑那没有显卡驱动的状态就OK了。
禁用就OK了，然后肯定是正确的结果，我保证！因为桌面上东西太多，这里我就不给大家演示了。
现在只是形貌图，如果想得到具体的数据怎么办呢？
进入café---anslysis—select—cuts
做一个切面，
点击X可以再三个方向上切换。
然后café---anslysis—select—display
点击histogram，
是不是看到了不同晶粒大小的柱状图呢？？
当然其他几个也可以自己看看。
这个图是不能直接用的，如果想要得到具体的数据怎么办？
点击dump value，就可以把数据保存，是D文件，是可以用记事本直接打开的
打开后就可以处理了。
点击statistics，
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