一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法
【專利摘要】一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，本發(fā)明涉及一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。本發(fā)明是要解決目前無法準確預測鎂合金枝晶生長以及密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型不清楚的問題，而提出的一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。該方法是通過1、將鎂合金枝晶網(wǎng)格剖分；2、奇數(shù)和偶數(shù)行錯位分布模式；3、確定模型的計算區(qū)域；4、確定六邊形網(wǎng)格晶形核個數(shù)、核心位置、過冷度△T和網(wǎng)格固相分數(shù)；5、，得到鎂合金枝晶臂生長速度Vtip；6、建立函數(shù)等步驟實現(xiàn)的。本發(fā)明應用于鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬領域。
【專利說明】一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。
【背景技術】
[0002]作為一種金屬結構材料，鎂合金具有其它合金無法比擬的優(yōu)勢。它密度小、比強度和比剛度高、減震動性和散熱性好，這些材料性能上的優(yōu)點使得鎂基合金在汽車、造船和航空航天行業(yè)中得到廣泛應用。
[0003]鎂基合金金屬材料，由于熔點較低，工業(yè)界通常采用鑄造技術完成其成形過程，而鑄造過程中合金晶粒組織形成特點是評價鑄件質(zhì)量的關鍵因素。采用實驗試錯法探尋凝固組織演變和鑄造工藝參數(shù)之間的特點，耗費了大量的人力、物力和財力，增加了鑄件產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；與此同時，由于人為因素存在誤差、設備使用時間長，設備老化出現(xiàn)誤差、實施實驗的現(xiàn)場條件造成的實驗試錯法涉及的隨機因素太多，很難清楚地揭示鑄造工藝參數(shù)影響凝固組織形成特征。
[0004]計算機模擬技術將凝固原理、鑄造工藝理論和計算機仿真技術緊密聯(lián)系在一起，以動態(tài)實時的方式再現(xiàn)不透明金屬的凝固過程。因此利用計算機模擬的方法準確預測鑄件中晶粒組織形成，為控制凝固組織形成提供精確的、科學的指導，為獲得優(yōu)異力學性能的鑄件產(chǎn)品服務。
[0005]鎂基合金為密排六方晶系，優(yōu)先生長方向為〈10 10〉，六個一次枝晶臂之間夾角為
60°，具有明顯的各向異性。而目前已經(jīng)成熟的數(shù)值模擬技術均針對立方晶系合金，因此現(xiàn)有模擬技術無法再現(xiàn)密排六方晶系凝固組織形成特點，具體表現(xiàn)為:能夠準確體現(xiàn)密排六方晶系各向異性特征的網(wǎng)格剖分模式有待開發(fā)(即準確再現(xiàn)相鄰兩個一次枝晶臂夾角為60°，以及二次枝晶臂與一次枝晶臂夾角為60° );密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型還不清楚。這就要求所開發(fā)的鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬方法從上述兩個方面入手，第一個問題的解決是第二個問題解決的前提；而第二個問題的解決是鎂合金凝固晶粒組織預測的基礎，這在理論和實際應用方面均具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是解決目前無法準確預測鎂合金枝晶生長以及密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型不清楚的問題，而提出了一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。
[0007]上述的發(fā)明目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]步驟一、將鎂合金枝晶生長計算域進行微觀尺度網(wǎng)格剖分，其中，微觀尺度網(wǎng)格采用邊長尺寸為L的六邊形網(wǎng)格；
[0009]步驟二、六邊形網(wǎng)格分布采用奇數(shù)行和偶數(shù)行錯位分布模式，偶數(shù)行第一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格，最后一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格；
[0010]步驟三、將每一個六邊形網(wǎng)格或六邊形半網(wǎng)格賦予鄰居對象，確定模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域；
[0011]步驟四、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定六邊形網(wǎng)格等軸晶形核個數(shù)、六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置、六邊形網(wǎng)格等軸晶形核過冷度Λ T和六邊形網(wǎng)格等軸晶核心所處網(wǎng)格的固相分數(shù)；
[0012]步驟五、根據(jù)六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置確定溶質(zhì)擴散的起始位置，采用溶質(zhì)擴散模型模擬等溫條件下密排六方鎂合金枝晶組織生長，得到鎂合金枝晶臂生長速度Vtip ;其中溶質(zhì)為除鎂元素之外的第二種元素的含量；
[0013]步驟六、改變鎂合金熔體的過冷度Λ Τ，重復步驟五建立不同過冷度Λ T和鎂合金枝晶臂生長速度Vtip的關系曲線；對關系曲線數(shù)據(jù)點進行指數(shù)擬合，建立鎂合金枝晶臂生
長速度與過冷度的函數(shù)Vtip = A + Bef ,其中，Vtip為鎂合金枝晶臂生長速度，A、B和C為擬
合曲線的擬合參數(shù)，e為自然對數(shù) 的底，Λ T為過冷度；即完成了一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。
[0014]發(fā)明效果
[0015]本發(fā)明借助數(shù)值模擬的方法研究枝晶組織生長過程，指導實際生產(chǎn)要求所開發(fā)的鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬方法從兩個方面入手:能夠準確體現(xiàn)密排六方晶系各向異性特征；建立密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型。第一個問題的解決是第二個問題解決的前提；而第二個問題的解決是鎂合金凝固組織預測的基礎，也是商業(yè)鑄造軟件開發(fā)的基礎，這在理論和實際應用方面均具有重要意義。
[0016]本發(fā)明不存在人為因素所引起的誤差、設備使用時間長，設備老化出現(xiàn)的誤差、實施實驗的現(xiàn)場條件造成的影響，能夠準確模擬鎂合金枝晶生長過程，進而清楚地揭示凝固過程中枝晶組織形成的特點。
[0017]本發(fā)明所預測的密排六方晶系各向異性特征如圖3與真實的密排六方晶系等軸枝晶生長如圖4 一致；并且建立密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型，為一些商業(yè)化軟件開發(fā)密排六方晶系晶粒組織模擬模塊提供模型參考。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是【具體實施方式】一提出的一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法流程圖；
[0019]圖2是【具體實施方式】一提出的計算域六邊形網(wǎng)格剖分簡化示意圖，六邊形的邊長
為L,相鄰兩個六邊形網(wǎng)格之間的距離viL.?
[0020]圖3是【具體實施方式】一提出的模擬等溫條件下Mg-9.1wt % Al合金等軸枝晶組織模擬結果；其中，Mg-9.lwt% Al合金密排六方先析出相α-Mg枝晶形貌，六個一次枝晶臂之間夾角為60°，二次枝晶臂與母一次枝晶臂之間夾角為60° ;
[0021]圖4是【具體實施方式】一提出的真實的密排六方晶系等軸枝晶組織實驗結果示意圖；
[0022]圖5是實施例中提出的Mg-9.1wt % Al合金在定向凝固條件下密排六方先析出相α-Mg柱狀枝晶生長形貌的模擬結果示意圖；其中，定向凝固條件為凝固過程中在溫度梯度18°C /mm和抽拉速度5.3Xl(T2mm/s作用下，Mg-9.1wt % Al合金熔體完成單向凝固，沿著與重力相反的方向凝固；
[0023]圖6是【具體實施方式】一提出的建立不同過冷度Λ T和鎂合金枝晶臂生長速度Vtip的關系曲線示意圖；Mg_9.lwt% Al合金密排六方先析出相α-Mg枝晶尖端生長過程中所經(jīng)歷的過冷度Λ T和鎂合金枝晶臂生長速度Vtip的關系曲線示意圖；
[0024]圖7是實施例對比試驗提出的真實的密排六方鎂合金柱狀晶實驗組織示意圖，其中，標尺為0.2mm。
【具體實施方式】
[0025]【具體實施方式】一:本實施方式的一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0026]步驟一、將鎂合金枝晶生長計算域進行微觀尺度網(wǎng)格剖分，其中，微觀尺度網(wǎng)格采用邊長尺寸為L的六邊形網(wǎng)格；
[0027]步驟二、六邊形網(wǎng)格分布采用奇數(shù)行和偶數(shù)行錯位分布模式如圖2，偶數(shù)行第一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格(六邊形網(wǎng)格的右側半網(wǎng)格)，最后一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格(六邊形網(wǎng)格的左側半網(wǎng)格)；
[0028]步驟三、將每一個六邊形網(wǎng)格或六邊形半網(wǎng)格賦予鄰居對象，確定模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域；
[0029]步驟四、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定六邊形網(wǎng)格等軸晶形核個數(shù)、六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置、六邊形網(wǎng)格空間等軸晶形核過冷度Λ T和六邊形網(wǎng)格等軸晶核心所處網(wǎng)格的固相分數(shù)；
[0030]步驟五、根據(jù)六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置確定溶質(zhì)擴散的起始位置，采用溶質(zhì)擴散模型模擬等溫條件下密排六方鎂合金枝晶生長組織模擬結果如圖3，得到鎂合金枝晶臂生長速度Vtip;其中溶質(zhì)為除鎂元素之外的第二種元素的含量，溶質(zhì)可以是金屬、非金屬或稀土元素；
[0031]步驟六、改變鎂合金熔體的過冷度Λ Τ，重復步驟五建立不同過冷度Λ T和鎂合金枝晶臂生長速度Vtip的關系曲線；對關系曲線數(shù)據(jù)點進行指數(shù)擬合如圖6，建立鎂合金枝晶
臂生長速度與過冷度的函數(shù)V f = A+ Be^ ,其中，Vtip為鎂合金枝晶臂生長速度，Α、B和C
為擬合曲線的擬合參數(shù)，e為自然對數(shù)的底，約為2.718，Δ T為過冷度；如圖1即完成了一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。
[0032]本實施方式效果
[0033]本發(fā)明借助數(shù)值模擬的方法研究枝晶組織生長過程，指導實際生產(chǎn)要求所開發(fā)的鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬方法從兩個方面入手:能夠準確體現(xiàn)密排六方晶系各向異性特征；建立密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型。第一個問題的解決是第二個問題解決的前提；而第二個問題的解決是鎂合金凝固組織預測的基礎，也是商業(yè)鑄造軟件開發(fā)的基礎，這在理論和實際應用方面均具有重要意義。
[0034]本發(fā)明不存在人為因素所引起的誤差、設備使用時間長，設備老化出現(xiàn)的誤差、實施實驗的現(xiàn)場條件造成的影響，能夠準確模擬鎂合金枝晶生長過程，進而清楚地揭示凝固過程中枝晶組織形成的特點。[0035]本發(fā)明所預測的密排六方晶系各向異性特征如圖3與真實的密排六方晶系枝晶生長如圖4 一致；本發(fā)明建立密排六方晶系枝晶尖端生長動力學模型，為一些商業(yè)化軟件開發(fā)密排六方晶系晶粒組織模擬模塊提供模型參考。
[0036]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中將鎂合金枝晶生長計算域進行微觀尺度網(wǎng)格剖分為:
[0037](I)采用邊長尺寸為L的六邊形網(wǎng)格，六邊形網(wǎng)格的一個主對角線與X-Y直角坐標系中Y軸重合；
[0038](2)其余兩個主對角線分別與X軸的夾角為30°和-30° ;X軸方向上的六邊形網(wǎng)格數(shù)為整數(shù)n>100，Y軸方向上的六邊形網(wǎng)格數(shù)為整數(shù)m>100，且m為偶數(shù)；其中，兩個主對角線以兩條邊平行于Y軸的方式放置六邊形，一條主對角線為:位于第一項限的六邊形的一個頂點，與該頂點順時針方向上，第三個頂點之間的連線；另一條主對角線為:位于第四項限的六邊形的一個頂點，與該頂點順時針方向上，第三個頂點之間的連線；
[0039](3)六邊形網(wǎng)格的邊長為L，相鄰兩個六邊形網(wǎng)格的距離為I, [0040](4)每一個六邊形網(wǎng)格用(j，k)標識，j的取值范圍(I~n)，k的取值范圍(I~m)，m，η為整數(shù)且m為偶數(shù)；j為模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中橫排(橫向列數(shù))的序號，k為模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中縱排(縱向行數(shù))的序號。其它步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一相同。
[0041]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟三中將每一個六邊形網(wǎng)格或六邊形半網(wǎng)格賦予鄰居對象為:
[0042](I)、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為j。= 1，k。= I的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格,其標識分別為=N^ft (j = n, k = k。)、N2_right (j =j0+l> k = k0)、N3_upleft (j = j0, k = m)、N4_upright (j = j0+l, k = m)、N
5-downleft (j = j0.k = k0+l)
矛口 Ng—downright (j = j0+l，k = k0+l)；
[0043](2)、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為j。= n, k。= I的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格，其標識分別為=N1^ft (j = j0-l, k = k。)、N2_right(j =1，k = k。)、N3_upleft (j = j。，k = m)、N4_upright (j = 1，k = m)、N
5-downleft (j = j。，k = k0+l)和
^6-downrightI，k k0+l)；
[0044](3)、標識為j。= 1，k。= m的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:
隊―left
(j = n, k = k。)、N2_right (j = j0+l, k = k0) ^ ^3-upleft



(j = n, k = k0-l)
Λ^4-upright (J.JoJ k
=k0_l)、N5_downleft (j = n, k = I)和 N6_downright (j = 1，k = I)；
[0045](4)、標識為j。= n, k0 = m的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:N1-1eft (j = J0-1, k = k。)、N2_right (j = I, k = k。)、N3_upleft (j = j0-l, k = k0-l)、N4_upright (j =
JoJ k k。I)、NhdownIeft (J.J.。I，k I)和 Ng—downright (J.J.。，k I);
[0046](5)、位于偶數(shù)行、標識為j。= I, k。= ek, l〈ek〈m, ek為偶數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格其標識分別為: 隊―left
(j = n, k = k0)、N



2-right (j = j0+l，k = k。)，^3-upleft (J.n，k k。I)、N4—Upr；[_ght (J J.。，k k。I)、N
5-downleft
(j = n, k = k0+l)和 N6_dQwnright (j = j。，k
=k0+l)；
[0047](6)、位于偶數(shù)行、標識為j。= n, k。= ek, l<ek<m, ek為偶數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為 A1^eft (j = j0-l, k = k。)、N2_right(j = 1，k = k。)、N3_upleft (j =j0_lj k = k0~l)、N4—upright (j = j0，k = k0~l)、N5—downleft (j = j0_l，k = k0+l)和 N







6-downright
j0, k = k0+l)；
[0048](7)、位于奇數(shù)行、標識為j。= 1，k。= odk, l<odk<m, odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為=Nnft (j = n, k = k。) >N2_right (j = j0+l, k k。)、^3-upleft (J.=j0，k = k0-l)、N

4-upright (j = Jo+Ij k = k0~l)、N5—d_left(j = j。，k = k0+l)和 N







6-downright
j0+l, k = k0+l)；
[0049](8)、位于奇數(shù)行、標識為j。= n，，k。= odk, l<odk<m, odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為: N]_—left (J J.。I，k k。)、N?！猺j_ght (j = I, k = k。)、N3—Upieft ( j=j0，k = k0-l)、N

4-upright

(j = I, k = k0-l)、N


5-downleft (j = j。，k = k0+l)和






Νβ—downright
1，k = k0+l)；
[0050](9)、標識為j。= fj, k。= 1，KfjXn的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:
[0051 ] NHeft (j = j0-l, k = k。)、N2_right (j = j0+l, k = k。)、N3_upleft (j = j。，k = m)、N4_upright (j=j0+l，k = m)、N

5-downleft(j = J.。，k = k0+l)和



^6-downright (j = j0+l，k = k0+l)；
[0052](10)、標識為j。= fj; k。= m, KfjXn的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為: N]_—left (J.Jo I，k k。)、N。—r;[_ght (j = jo+1.k = k0)、



隊―upleft (j = jQ_l，k = k0-l)、N4—upright (J.J.。，k k。I)、N^downI(j = j0-l，k = I)和 N6_downright (j = j0, k = I)；
[0053](11)、位于偶數(shù)行、標識為j。= fj,，k。= ek, KfjXn, l<ek<m, ek為偶數(shù)行上的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:
[0054]Nweft (j = j0-l, k = k。)、N2_right (j = j0+l, k = k。)、N3_upleft (j = j0_l, k = k0_l)、
^4-uprightjo，k k0 I)、NhdownIeft (j = j0-l，k = k0+l)和
^6-downright (J.j。，k k0+l)；
[0055](12)、位于奇數(shù)行、標識為j。= fj, k。= odk, f」為正整數(shù)，l<fj<n, l<odk<m, odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為=N1^ft (j = j0-l, k = k。)、N2_right(j =Jo+l? k = k0)、N3_upleft (j = j0, k = k0-l)、N4_upright (j = j0+l, k = k0_l)、N5_downleft (j = j0, k=k0+l)和 N6_d0耐ight (j = j0+l, k = k0+l)；
[0056]其中下角標1-left為六邊形網(wǎng)格左側相鄰網(wǎng)格，2-right為六邊形網(wǎng)格右側相鄰網(wǎng)格，3-upleft為六邊形網(wǎng)格左上方相鄰網(wǎng)格，4-upright為六邊形網(wǎng)格右上方相鄰網(wǎng)格，
5-downleft為六邊形網(wǎng)格左下方相鄰網(wǎng)格,6-downright為六邊形網(wǎng)格右下方相鄰網(wǎng)格；下角標1、2、3、4、5、6為在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為(j。，k。)的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格的序號。其它步驟及參數(shù)與【具體實施方式】一或二相同。
[0057]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟五中采用溶質(zhì)擴散模型模擬等溫條件下密排六方鎂合金枝晶組織生長過程為:
[0058](I)、設定鎂合金熔體過冷度，每一個時刻\下的溫度為Ti = IY- Λ T (單位:°C )，每一個網(wǎng)格具有相同的溫度Ti ;?Υ為液相線溫度(單位:°C)，AT為設定的過冷度(單位:。。)；
[0059](2)在時刻\下，設定六邊形網(wǎng)格的標識為(j。，k。)，采用溶質(zhì)擴散模型計算六邊形網(wǎng)格左側相鄰網(wǎng)格生長速度V^ft、六邊形網(wǎng)格右側相鄰網(wǎng)格生長速度V2_Hght、六邊形網(wǎng)格左上方相鄰網(wǎng)格生長速度v3_upleft、六邊形網(wǎng)格右上方相鄰網(wǎng)格生長速度V4_upHght、六邊形網(wǎng)格左下方相鄰網(wǎng)格生長速度v5_d_lrft、六邊形網(wǎng)格右下方相鄰網(wǎng)格生長速度Vf^dwnright ；
【權利要求】
1.一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，其特征在于:一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法具體是按照以下步驟進行的: 步驟一、將鎂合金枝晶生長計算域進行微觀尺度網(wǎng)格剖分，其中，微觀尺度網(wǎng)格采用邊長尺寸為L的六邊形網(wǎng)格； 步驟二、六邊形網(wǎng)格分布采用奇數(shù)行和偶數(shù)行錯位分布模式，偶數(shù)行第一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格，最后一個網(wǎng)格為半網(wǎng)格； 步驟三、將每一個六邊形網(wǎng)格或六邊形半網(wǎng)格賦予鄰居對象，確定模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域； 步驟四、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定六邊形網(wǎng)格等軸晶形核個數(shù)、六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置、六邊形網(wǎng)格等軸晶形核過冷度Λ T和六邊形網(wǎng)格等軸晶核心所處網(wǎng)格的固相分數(shù)； 步驟五、根據(jù)六邊形網(wǎng)格等軸晶形核核心位置確定溶質(zhì)擴散的起始位置，采用溶質(zhì)擴散模型模擬等溫條件下密排六方鎂合金枝晶組織生長，得到鎂合金枝晶臂生長速度Vtip ；步驟六、改變鎂合金熔體的過冷度Λ Τ，重復步驟五建立不同過冷度Λ T和鎂合金枝晶臂生長速度Vtip的關系曲線；對關系曲線數(shù)據(jù)點進行指數(shù)擬合，建立鎂合金枝晶臂生長速度與過冷度的函數(shù)Vtip =A+ Be#,其中，Vtip為鎂合金枝晶臂生長速度，A、B和C為擬合曲線的擬合參數(shù)，e為自然對數(shù)的底，Δ T為過冷度；即完成了一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法。
2.根據(jù)權利要求1所述一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，其特征在于:步驟一中將鎂合金枝晶生長計算域進行微觀尺度網(wǎng)格剖分為: (1)采用邊長尺寸為L的六邊形網(wǎng)格，六邊形網(wǎng)格的一個主對角線與X-Y直角坐標系中Y軸重合； (2)其余兩個主對角線分別與X軸的夾角為30°和-30°;X軸方向上的六邊形網(wǎng)格數(shù)為整數(shù)n>100, Y軸方向上的六邊形網(wǎng)格數(shù)為整數(shù)m>100,且m為偶數(shù)； (3)六邊形網(wǎng)格的邊長為L，相鄰兩個六邊形網(wǎng)格的距離為VI/」 (4)每一個六邊形網(wǎng)格用j,k標識，j的取值范圍I~n, k的取值范圍I~m, m, η為整數(shù)且m為偶數(shù)；j為模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中橫排的序號，k為模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中縱排的序號。
3.根據(jù)權利要求1所述一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，其特征在于:步驟三中將每一個六邊形網(wǎng)格或六邊形半網(wǎng)格賦予鄰居對象為: (1)、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為j。=1，k。= I的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格,其標識分別為=N^ft (j = n, k = k。)、N2_right (j = j0+l, k=k0)、N3_upleft(j = j0, k = m)、N4_upright(j = j0+l, k = m)、N5_downleft (j = j0, k = k0+l)和Νβ—downright (j = j0+l，k = k0+l)； (2)、在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為j。=n, k。= I的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格，其標識分別為=j0-l, k = k。)、N2_Hght(j =.1，k = k。)、N3-upleft (j = j。，k = m)、N4_upright (j = 1，k = m)、N 5-downleft (j = j。，k = k0+l)和downright (J.丄，k k0+l)； (3)、標識為j。=l，k。= !!!的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為=n, k = k。)、N2_right(j = j0+l, k k0) ^ ^3-upleft


(j = n, k = k0-l)、N4—upright (J.J.。，k k0 I)、^5-downieft n，k I)和 Ng-J0wnright 0' I，k I); (4)、標識為j。=n, k0 = m的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為Ilsft (j=j0-l, k = k。)、N2—right (j = 1，k = k。)、N3—upleft (j = j0-l, k = k0-l)、N4—upright (j = j。，k =k。I)、^5-downleftJ.。I，^ I)和 Ng—dQwnright (J.Jo? ^ I); (5)、位于偶數(shù)行、標識為j。=Uk0 = ek，l〈ek〈m，ek為偶數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為 IN1^eft (j = n, k = k。)、N2Iight (j = j0+l, k =k。)，N3—Upieft (J n，k
k0 I)、N4—Upright (J.J.。，k k0 I)、N5—d0wnieft (j n，k k0+l)矛口 Ng-J0wnrIght (J.J.。，kk0+D ; (6)、位于偶數(shù)行、標識為j。=n，k。= ek, l<ek<m, ek為偶數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為: 隊―left (j = j0-l，k = k0)、-right (J.I，k k。)^^3-upleftJo I，^=k0~l)、N4—upright (j = j0，k = k0~l)、N5—d_left(j = j0_l，k = k0+l)和downright (J.j。，kk0+D ; (7)、位于奇數(shù)行、標識為j。=l,k。= odk, l<odk<m, odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為: N]_—left (J =，k k。)、隊―rj_ght (j = jo+1.k = k0)Λ ^3-upleft ( j j。，k
k。I)、N4—Upright (J J.0+l，k k。I) ^^5-downleftJo? ^ k0+l)和 Ng—downright 0' j。+!，k=k0+l)； (8)、位于奇數(shù)行、標識為j。=n，，k。= odk，l〈odk〈m，odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為=N1-^ft (j = j0-l, k = k。)、N2_right (j = 1，k = k。)、N3_upleft(j =j。，k = k0~l)、N4—upright (j = I, k = k0~l)、N5_downleft (j = j。，k = k0+l)和 N6—downrightI，k=k0+l)； (9)、標識為j。=fj, k。= 1，KfjXn的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為: Ni—left (J J.。I，k k。)、N]—right (j = j0+l，k = k0)、^3-upleft (J.J.。，k HI)、N4—Upr;[_ght (J=j0+l，k = m)、N
5-downleft (j = J.。，k = k0+l)和


^6-downright (j = j0+l，k = k0+l)； (10)、標識為j。=fj, k。= m, KfjXn的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:隊―left (j = j0~l.k = k。)、N2_right (j = j0+l, k = k0)、N3—Upieft (j J0 I，k k。I)、N4—Upr；[_ght (J=j0，k = k0-l)、N
5-downleft (j = j0-l，k = I)和


downright (J.j。，k I); (11)、位于偶數(shù)行、標識為j。=fj,，k。= ek, l<fj<n, l<ek<m, ek為偶數(shù)行上的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:
N1-1eft (j = j0-l, k = k。)、N2_right(j = j0+l, k = k。)、N3_upleft (j = j0-l, k = k0-l) >^4-uprightjo，k k0 I)、NhdownIeft (j = j0-l，k = k0+l)和downright (J.j。，k k0+l)； (12)、位于奇數(shù)行、標識為j。=fj, k。= odk, KfjXn, l〈odk〈m, odk為奇數(shù)行的六邊形網(wǎng)格共有6個相鄰網(wǎng)格，其標識分別為:N]_—left (J.Jo I，k k。)、N?！猺;[_ght (j = j0+l，k = k。)、N3—upleft (J.J.。，k k。I)、N4—Upr;[_ght (J.」。+1，k k。I)、N5—dQwnieft (j = j0.k = k0+l)和Νβ—downright (j = j0+l，k = k0+l)；其中下角標1-left為六邊形網(wǎng)格左側相鄰網(wǎng)格，2-right為六邊形網(wǎng)格右側相鄰網(wǎng)格，3-upleft為六邊形網(wǎng)格左上方相鄰網(wǎng)格，4-upright為六邊形網(wǎng)格右上方相鄰網(wǎng)格，5-downleft為六邊形網(wǎng)格左下方相鄰網(wǎng)格,6-downright為六邊形網(wǎng)格右下方相鄰網(wǎng)格；下角標1、2、3、4、5、6為在模擬鎂合金枝晶組織模型的計算區(qū)域中確定標識為(j。，k。)的六邊形網(wǎng)格周邊有6個相鄰的六邊形網(wǎng)格的序號。
4.根據(jù)權利要求1所述一種鎂合金枝晶組織數(shù)值模擬的方法，其特征在于:步驟五中采用溶質(zhì)擴散模型模擬等溫條件下密排六方鎂合金枝晶組織生長過程為: (1)、設定鎂合金熔體過冷度，每一個時刻\下的溫度為Ti= Tl- Δ T，每一個網(wǎng)格具有相同的溫度Ti ；TL為液相線溫度，Δ T為設定的過冷度； (2)在時刻\下，設定六邊形網(wǎng)格的標識為j。，k。采用溶質(zhì)擴散模型計算六邊形網(wǎng)格左側相鄰網(wǎng)格生長速度AVleft、六邊形網(wǎng)格右側相鄰網(wǎng)格生長速度V2_Hght、六邊形網(wǎng)格左上方相鄰網(wǎng)格生長速度V3_uplrft、六邊形網(wǎng)格右上方相鄰網(wǎng)格生長速度V4_upHght、六邊形網(wǎng)格左下方相鄰網(wǎng)格生長速度V5_d_lrft、六邊形網(wǎng)格右下方相鄰網(wǎng)格生長速度Vf^dwnright ；
【文檔編號】B22D27/04GK104014768SQ201410289404
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】劉東戎, 楊智鵬, 羅佳鵬, 馬寶霞, 王麗萍, 郭二軍 申請人:哈爾濱理工大學