Weibull尺寸分布晶粒组织演变的仿真研究

采用一种改进的Potts模型Monte Carlo算法,对具有Weibull尺寸分布(参数a=3.47)的晶粒组织进行了3D正常晶粒长大过程的仿真研究.仿真结果表明:整个晶粒长大过程遵循抛物线长大规律,晶粒生长指数为0.501,非常接近理论值0.5.晶粒长大过程可分为过渡阶段与准稳态长大两个阶段.Weibull尺寸分布参数a由过渡阶段的3.47逐渐演变为准稳态阶段的2.76,准稳态阶段晶粒尺寸分布参数保持a=2.76不变.晶粒的平均面数〈f〉随仿真时间的增加而增大,在准稳态阶段后期趋近于稳定数值.晶粒面数分布为Lognormal分布,最高频率面数f为10,个体晶粒面数范围为3～43.     

元胞自动机模拟晶粒长大的步长设定对模拟结果的影响

采用一种预先设定步长的元胞自动机模型模拟晶粒长大,研究了步长对模拟结果的影响. 在等效时间相同的情况下,采用较大的步长导致模拟完成时晶粒尺寸较小,但其晶粒尺寸分布更符合Weibull函数,晶粒面积比(An/Aa)与晶粒边数之间也更符合线性关系. 无论采用哪种步长,模拟过程中平均晶粒边数均接近6,模拟后的组织中晶粒边数分布符合正态分布,且随步长的减小符合程度提高. 综合考虑,对于实际材料晶粒长大过程的模拟仿真,采用100s步长可以获得较好的结果.     

相场法研究初始微结构对晶粒长大的影响

【目的】研究不同初始微结构对晶粒长大过程及生长动力学的影响。【方法】采用相场法(Phase Field)模拟二维多晶材料中正常晶粒长大及初态分别为柱状和梯度微结构的晶粒长大过程。【结果】正常晶粒长大的相对晶粒尺寸分布具有时间不变性的特点;柱状微结构的长宽比和梯度微结构的梯度指数均直接影响晶粒长大动力学,这两种初始微结构在演化过程中均向均匀等轴微结构转变。【结论】晶粒长大是大晶粒不断吞噬相邻小晶粒的过程;晶界曲率对晶粒长大过程有显著影响,曲率越大,晶粒长大越快。     

体积权重与个数权重晶粒体积分布特征的相互关系

金属多晶体三维晶粒尺寸分布常近似呈Ｇａｍｍａ分布或Ｌｏｇｎｏｒｍａｌ分布。基于这２种分布函数，导出了体积权重与个数权重的晶粒体积分布特征参量的相互关系，并利用一种低碳钢奥氏体晶粒组织的实验数据及文献数据对其进行了验证。利用该关系，通过对多晶材料晶粒组织二维截面的标准金相测量，即可计算个数权重的三维晶粒积分布的特征参量。     

氧化镁烧结过程中晶粒长大动力学研究

作者研究了由菱镁矿得到的氧化镁在1500～1600℃范围内烧结时的晶粒长大。发现烧结试样中二维及三维晶粒尺寸分布符合对数正态分布,平均粒径和粒径分布中位数的增长符合抛物线方程;同时,随烧结密度的提高,晶粒尺寸的分布变宽。     

脉冲激光沉积纳米Si晶粒气相生长的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方法,引入粘连成核模型,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒的气相成核与长大过程,并研究了初始烧蚀Si粒子总数对纳米晶粒尺寸和密度分布的影响.研究结果表明:随着初始烧蚀Si粒子总数增大,纳米晶粒数目增多,尺寸分布变宽,Si晶粒尺寸分布近似满足幂函数衰减规律.给出了烧蚀粒子和环境气体密度随时间演化图,所得结论可为进一步研究纳米晶粒生长动力学提供理论依据.     

分步退火及初始晶粒对Hastelloy C-276合金晶界特征分布影响

不同初始晶粒尺寸的 Hastelloy C-276 合金经冷轧变形后,分别采用一次退火和二次退火方法进行热处理,其晶界特征分布采用电子背散射衍射技术进行表征.结果表明,初始较大晶粒组织有利于晶界特征分布的优化,特殊晶界比例比小尺寸晶粒组织提高了近10%,达到了78.8%,同时形成了平均尺寸为200μm晶粒团簇组织.在相同晶粒尺寸条件下,采用二次退火工艺可以明显改善合金的晶界特征分布,∑3^○n晶界比例得到较大幅度的提高,并形成了良好的团簇组织.这是由于较多的非共格∑3晶界,容易产生∑9和∑27晶界,从而形成更多的三叉晶界,阻断了大角度晶界的连通性.     

基于Weibull分布的超高压变电站二次设备寿命预测

针对超高压变电站二次设备检修科学依据不足的问题,给出了一种基于Weibull分布的二次设备寿命预测方法.在对二次设备运行状态信息分析的基础上,建立了超高压变电站二次设备寿命预测模型.在该寿命预测模型中,对表征二次设备各功能模块运行状态信息进行了分类,通过二参数Weibull分布模型得到了超高压变电站二次设备的剩余使用寿命,并进行了实例分析.结果表明,基于Weibull分布的寿命预测模型能够实现超高压变电站二次设备剩余使用寿命的预测,为超高压变电站二次设备的维护和检修提供了依据.     

Wibull分布在识别变压器局部放电中的应用

针对不同局部放电源产生不同幅值分布的脉冲，设计了5种典型的变压器人工缺陷局部放电模型，对来自不同放电源的脉冲幅值分布进行了比较，如电晕放电、沿面放电和内部气隙放电，用Weibull概率函数进行分析，并用最小二乘法对Weibull分布进行参数估计，最后用克莱姆法则对结果进行检验。结果表明，此概率函数与局部放电幅值分布吻合，用Weibull分布的参数值可以识别不同的放电源，在两个或多个放电源混合的情况下，用混合Weibull模型可以分离局放信号，得出每种放电现象幅值分布的参数值和标准平均值，根据这些参数就能量化重叠的局部放电现象。     

氮对3%硅钢中AlN析出相尺寸和分布的影响

氮对３％硅钢中ＡｌＮ析出相尺寸和分布的影响日本学者首先利用ＡｌＮ和ＭｎＳ作为初次再结晶阶段晶粒长大抑制剂，并在二次再结晶阶段采用含Ｎ气氛，旨在生产出具有｛１１０｝＜００１＞强织构的晶粒取向硅钢。近年来，采用在二次再结晶过程前将最终规格的硅钢片进行氮化...     

Grain size distribution and topology in 3D grain growth simulation with large-scale Monte Carlo method

Three-dimensional normal grain growth was appropriately simulated using a Potts model Monte Carlo algorithm. The quasi-stationary grain size distribution obtained from simulation agreed well with the experimental result of pure iron. The Weibull function with a parameter β=2.77 and the Yu-Liu function with a parameter v =2.71 fit the quasi-stationary grain size distribution well. The grain volume distribution is a function that decreased exponentially with increasing grain volume. The distribution of boundary area of grains has a peak at S/〈S〉=0.5, where S is the boundary area of a grain and 〈S〉 is the mean boundary area of all grains in the system. The lognormal function fits the face number distribution well and the peak of the face number distribution is f=10. The mean radius of f-faced grains is not proportional to the face number, but appears to be related by a curve convex upward. In the 2D cross-section, both the perimeter law and the Aboav-Weaire law are observed to hold.     

沙粒粗糙度和粒径分布的分形特性

提出了一种度量沙粒粗糙度和沙粒粒径分布的分形维数的计算方法,用分规法和周长面积法度量沙粒平面剖面线的不规则性,用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布模型分析研究沙粒粒径分布的规律。结果表明：沙粒的表面粗糙度越大,其分形维数越大;沙粒组成中的细沙越多,其分形维数越大。同时表明分形几何可用于不规则图形和破碎模型的定量研究。     

Effects of initial grain size and strain on grain boundary engineering of high-nitrogen CrMn austenitic stainless steel

18Mn18Cr0.5N steel with an initial grain size of 28–177 μm was processed by 2.5%–20% cold rolling and annealing at 1000℃ for 24 h, and the grain boundary character distribution was examined via electron backscatter diffraction. Low strain (2.5%) favored the formation of low-Σ boundaries. At this strain, the fraction of low-Σ boundaries was insensitive to the initial grain size. However, specimens with fine initial grains showed decreasing grain size after grain boundary engineering processing. The fraction of low-Σ boundaries and the (Σ9 + Σ27)/Σ3 value decreased with increasing strain; furthermore, the specimens with fine initial grain size were sensitive to the strain. Finally, the effects of the initial grain size and strain on the grain boundary engineering were discussed in detail.     

基于Weibull模型的细粒尾矿粒径分布

尾矿细粒化是矿业发展趋势,细粒尾矿的粒径分布对尾矿宏观力学特性及坝体稳定性具有重要影响。采用筛分法和沉降法,对82个尾矿试样进行了颗分试验,建立了细粒尾矿粒径分布的Weibull函数模型。试验结果表明:细粒尾矿粒径呈"细多粗少"的分布规律,这种规律服从Weibull分布,可以用Weibull分布对粒径分布进行描述和外推预测;传统分形模型中假设每级粒度的破碎率为常数与实际情况不符,Weibull分布可以看作对分形模型误差的一种修正;在破碎过程中,粒径的概率密度分布会出现峰值,这个峰值不断向粒径小的方向偏移,最终形成"细多粗少"的分布特点。研究结果有助于磨矿工艺的改进,并可以为土工试验做出科学的级配方案提供参考。     

颗粒尺寸对岩石抗拉强度和断裂韧度影响的数值模拟

选取三种粒径(平均尺寸1.02,2.12,3 mm)花岗岩试样,利用自主开发的岩石破裂过程数值计算软件(RFPA-DIP细观版),进行带缺口试样三点弯曲试验.利用虚裂纹模型描述岩石试样达到峰值载荷前的断裂过程区,引入双线性应力分布模型,将试样内部平均颗粒尺寸与虚裂纹模型建立起联系,通过数值模拟可分别计算出不同颗粒尺寸花岗岩的抗拉强度和断裂韧度.通过引入分形维数概念来表达不同颗粒尺寸花岗岩试样内部颗粒分布的特征,得到结论:颗粒尺寸与分维值呈反比例关系,分维值较小的花岗岩试样其抗拉强度和断裂韧度相对较小.     

Static and Metadynamic Recrystallization of Low Carbon Steels During Mechanical Deformation

Static and metadynamic recrystallization models were developed with the coefficients determined by multiple nonlinear regression analyses to describe microstructure evolution in low carbon steels.The effects of initial grain size, deformation temperature, strain, and strain rate on the austenitic recrystallized volume fraction and grain size were studied using a Gleeble machine. The results show that deformation reduces the grain size when the recrystallized volume fraction is large. The static recrystallized volume fraction increases with increasing deformation temperature, strain, and strain rate, and decreasing initial grain size. The grain size during metadynamic recrystallization is independent of the deformation strain and the initial grain size. The recrystallized volume fraction, the grain size, and the grown grain size calculated by the correlations are consistent with the measured values.     

大样本条件下沥青混合料疲劳试验参数的概率分布分析

采用一个沥青混合料小梁试件大样本,在相同条件下进行了应变控制疲劳试验,并对疲劳试验结果进行了正态分析和Weibull分析,得到了沥青混合料试件疲劳寿命、初始模量和累计耗散能的概率分布规律.研究分析表明:沥青混合料的疲劳寿命、累计耗散能和初始模量呈3参数Weibull分布和对数3参数Weibull分布,可以采用3参数Weibull分布来分析沥青混合料的疲劳特性.     

相同条件下大样本沥青混合料的疲劳性能

采用一个沥青混合料小梁试件大样本,在相同条件下进行了应变控制疲劳试验研究,分析了沥青混合料试件疲劳寿命、初始模量和累计耗散能的分布规律,探讨了疲劳寿命与初始模量和累计耗散能的关系,以及疲劳寿命、初始模量和累计耗散能与试件空隙率之间的关系.试验结果表明:应变控制疲劳寿命数据的离散性大;沥青混合料的疲劳寿命、累计耗散能和初始模量呈三参数W eibull分布和对数三参数W eibull分布,三参数W eibull分布可以用于分析沥青混合料的疲劳数据;相同条件下,试件的疲劳寿命与初始模量数据线性和对数线性负相关,与累积耗散能数据呈现非常良好的线性正相关,疲劳寿命对数和累积耗散能对数与空隙率负相关性较好;初始模量与空隙率的相关性不明显.文中的研究结果验证和揭示了沥青混合料的应变控制疲劳破坏规律.