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fanarsenal

木虫 (正式写手)

[交流] 从欧拉角(Euler angle)计算取向差(misorientation) 已有7人参与

最近要根据ebsd计算晶粒取向差,搜索论坛之后发现不少虫友也有类似问题,但大家的解答的都不那么直接,特地发帖讨论一下。注意:1)此处只是讨论已知两组欧拉角之后,如何计算晶粒的取向差,关于如何从ebsd处理软件得到对应晶粒的欧拉角,请自行查找相关资料;2)此处仅讨论立方系。

第一步:分别将两组欧拉角转化成取向矩阵g1 和g2
立方系欧拉角(φ1,Φ,φ2)和取向矩阵g 转换关系如下[1]:
[ cos φ1 cos φ2   - sin φ1 sin φ2  cos  Φ                       sin  φ1 cos φ2  +cos φ1 sin φ2 cos Φ                            sin φ2 sin Φ  
-cos φ1 sin φ2  - sin φ1 cos φ2 cos Φ                         -sin φ1 sin φ2  + cos φ1 cos φ2 cos Φ                           cos φ2 sin Φ
           sin φ1  sin Φ                                                                    -cos φ1  sin Φ                                                            cos Φ        ]

第二步,计算旋转矩阵 r12, 即g2乘以g1的逆矩阵。
R12 = g2 inv(g1) .

第三步,对矩阵进行线性变换,使得其对角元素为其所在行和列的最大值 [2],记矩阵元素为r_ij.
立方晶系对称操作太多,对应同一个旋转矩阵,有1000多种旋转可能。计算取向差一般都是角度最小的那个旋转角度及其对应的旋转轴。另外,如果将对角元素从11到33按照从大到小排列,则旋转轴的三个指数也是从大到小排列。

第四步 根据第三步得到的旋转矩阵,得出旋转角和旋转轴
theta = arccos(0.5*(r11+r22+r33-1));
c = [c1, c2, c3] = 1/(2 sin theta ) [ r32-r23, r13-r31, r21-r12];
此处c的分量都是小数。

[1] 杨平,电子背散射衍射技术及其应用.
[2] w. bollmann, crystal lattices, interfaces, matrices: an extension of crystallography.

下面给个例子
两个晶粒 欧拉角分别是[281.7 33.3 2.7] 和 [138.7 45.6 38.6]
g1 = [    0.2411   -0.9702    0.0259
    0.8080    0.2154    0.5484
   -0.5376   -0.1113    0.8358]
g2 = [   -0.8752    0.1879    0.4457
    0.1078   -0.8226    0.5584
0.4716    0.5368    0.6997]

r12 =[ -0.3818   -0.4222    0.8222
    0.8384    0.2161    0.5003
   -0.3889    0.8803    0.2715]
第一行和第三行交换,第一列和第二列交换
r12 = [  0.8803 -0.3889     0.2715
      0.2161  0.8384    0.5003
-0.4222  -0.3818   0.8222]
所以 θ =39.6057
c = [ -0.6919    0.5441    0.4745] 转化成整数大概是[-4 3 3]

Edit:最开始用图来表示,发现大部分公式都挂了,还是蹩脚的打上去吧。
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fanarsenal

木虫 (正式写手)

引用回帖:
3楼: Originally posted by with you at 2019-06-21 21:25:07
楼主, 您好。请问如果我知道两个相邻晶粒中所有原子的坐标,怎么计算取向差呢?还请您指点一二

你知道所有原子坐标,直接用立体几何不就好了?
4楼2019-12-07 06:50:41
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凌云qq

铁杆木虫 (职业作家)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
谢谢楼主,虽然现在不用,后面可能用得到

发自小木虫Android客户端
2楼2018-12-04 07:08:39
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with you

木虫 (著名写手)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
楼主, 您好。请问如果我知道两个相邻晶粒中所有原子的坐标,怎么计算取向差呢?还请您指点一二
3楼2019-06-21 21:25:07
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gogogo刘

新虫 (初入文坛)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
楼主您好,关于第三步线性变换不是很理解,这个参考文献2网上找不到,您可以分享给我吗。感谢楼主
5楼2021-04-07 09:31:14
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