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chunyuzhu

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[交流] 【求助】Materials explorer可以模拟预测晶体生长的形貌吗？已有5人参与

请问各位高人，materials explorer 有没有像materials studio或是Cerius一样的功能可以模拟预测晶体生长的形貌。

比如说materials studio或是Cerius可以利用morphology模块进行模拟晶体生长的形貌。主要有BFDH method, attachment energy method, surface energy method.

在materials explorer有同样或类似的功能可以进行计算吗？

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1楼2010-08-15 18:36:01

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zyj8119

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★ ★ ★
chunyuzhu(金币+1):谢谢参与
chunyuzhu(金币+1): 2010-09-10 21:33:24
lei0736(金币+2):谢谢 2010-09-11 08:45:25

这里有晶粒模拟的FORTRAN代码，还有讲解，我的百度积分不够，谁能下下来？：
http://wenku.baidu.com/view/6b5cf84e852458fb770b568d.html

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2楼2010-09-10 19:04:49

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zyj8119

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★
chunyuzhu(金币+1):我们研究室倒有这个软件，正在学。貌似ME主要是分子动力学计算的 2010-09-11 10:33:36
lei0736(金币+1):谢谢 2010-09-11 11:48:12

引用回帖:

Originally posted by chunyuzhu at 2010-08-15 18:36:01:
请问各位高人，materials explorer 有没有像materials studio或是Cerius一样的功能可以模拟预测晶体生长的形貌。

比如说materials studio或是Cerius可以利用morphology模块进行模拟晶体生长的形貌。主要有BFD ...

material explorer应该有类似的功能，宏剑公司好像有试用版的，你先用用看看就知道了。

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3楼2010-09-11 10:00:22

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zyj8119

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chunyuzhu(金币+1): 2010-09-11 13:01:53
chunyuzhu(金币+1):其实materials studion 和 cerius 中的morphology 模块可以很清楚的达到我想做的，可惜这个软件太贵，买不了。 2010-09-11 13:05:09

引用回帖:

我在网络上搜索到的一个有关晶粒生长模型的发展过程：
晶粒生长模型
通常,晶粒生长现象分为两种不同类型:正常晶粒生长和异常晶粒生长(也称重结晶) 。正常晶粒生长表现为晶粒尺寸的一致增长,特点是归一化晶粒尺寸F(r/R) 和拓扑分布函数P( Ne)不随时间而改变。其中,r是晶粒半径,R是平均晶粒半径,Ne是晶粒边数。此时生长有如下规律:
　　r= K•tn (1) 或 Rm-Rm(t=0) = B•t (2)
其中,t为时间, K、B为常数,生长指数n≤0.5。当时间很长,即t较大时,若Rm≥R0(R0为初始时晶粒半径) ,式(1)、(2)是等效的且m = 1/ n。
异常晶粒生长是指在重结晶的显微结构中,一些晶粒的尺寸迅速增加,最大尺寸的晶粒以比算术平均速率大得多的速率增长。生长描述为
　　X=1-exp[-g( t)] (3)
其中, X为二次重取向晶粒的面积分数, g(t)为与时间有关的函数。通常g(t) = atp ,即修正方程:
　　X = 1 - b•exp[-atp] (4)
其中, b、p为常数,且目前大部分实测值p为1.8 ±0.3。
一般认为晶粒生长变化的直接原因是驱动力的改变。晶粒生长的驱动力主要来自总的晶界能的减少。但由于生长的复杂性,迁移率、表面能、以及薄膜和片材中的曲率、应力等因素也将引起附加驱动力,从而引起晶粒异常生长。
初始的MC模型
1980年，Anderson首次提出一个新型的MC程序，将其应用于二维的晶粒长大动力学模拟。将微观结构映射到一个离散的网格上，每一个网格赋给一个从1到Q的值，表明该点的晶粒取向。晶粒的原始分布取向是随机选取的，与晶体学取向不相同，系统进化减少了最近邻格点的对偶。微观结构的暂时进化遵从晶粒尺寸和形状对时间的依赖性，微观结构的产生与肥皂泡试验相一致。然后根据晶粒生长的动力学方程进行模拟。
MC法模拟晶粒生长过程的研究进展：
自20世纪40年代中期，由于科学技术的发展和电子计算机的发明，MC法作为一种独立的方法被提出来，并且在核武器的研制中首先得到了应用。直到80年代初由美国EXXON研究组开发出二维算法后，很快引起重视并应用于再结晶、多晶材料的晶粒长大、有序-无序畴转变等多种金属学和物理学仿真过程。
1983年，Anderson提出一个新型的MC程序，将其应用于二维的晶粒长大动力学模拟，后来又将MC法应用于模拟晶粒生长的尺寸分布、拓扑学和局部动力学的研究。
1992年，Anderson使用MC基本方法结合晶粒间的相互作用能，模拟晶粒边界能量和点缺陷浓度的最小值来驱动的微观结构的进化，模拟结果与试验值复合很好。
此后，MC法在材料领域中得到了迅速的发展。1994年，Paillard等人应用MC技术在二维网格上模拟铁硅合金的正常和异常晶粒的生长。在模拟中，他们提出不同结晶倾向的两个晶粒之间存在能量变化和不同的边界迁移率，总结出MC法模拟晶粒长大可能性。同年，Radhakrishnan和Zacharia提出了一个修正的MC算法，该算法考虑了MC模拟时间和真实时间的线性关系，得出了两个修正的模型，模拟出了晶粒长大的动力学曲线。1995年，他们使用修正的MC模型研究了焊接热影响区晶粒边界的钉扎作用，并获得了晶粒尺寸、MC模拟时间步和真实参数之间的关系。
1995年，Gao等人提出了焊接热影响区晶粒长大的3个模型，使MC模拟能够应用于整个焊接过程中。
1999年，S Jahanian等人利用晶粒边界迁移的方法，对0.5Mo-Cr-V焊接热影响区晶粒长大进行模拟，主要模拟了距融合线120μm处晶粒长大的动力学和晶粒结构。所使用的MC算法形成了进一步研究焊接热影响区晶粒尺寸生长模拟的研究基础。
同样，国内学者对晶粒长大的各种过程也有了不少的研究。1994年，陈礼清等利用平面三角形点阵及MC方法模拟二维多晶体晶粒的长大规律。钟晓征等以MC方法为基础，使用改进的A-Statepotts算法，对多晶材料的正常和异常晶粒长大过程进行可视化模拟，并对正常晶粒生长形貌演化也进行了可视化研究。
宋晓艳等利用三维技术模拟了较完整的单晶材料正常晶粒长大的过程，获得了晶粒长大动力学和拓扑学的全面信息，逼真地再现了晶粒长大过程，是二维模拟难以比拟的。但是由于焊接热影响区存在温度的梯度的急剧变化，影响了动力学模拟的准确性。
MC方法的基本原理及思想：当所要求的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。MC方法通过抓住事物运动的几何数量和几何特征，利用数学方法来加以模拟，即进行一种数字模拟试验。它是以一个概率模型为基础，按照这个模型所描绘的过程，将模拟试验的结果作为问题的近似解。可以把MC解题归结为3个主要步骤：构造或描述概率过程；实现从已知概率分布抽样；建立各种估计量。
MC方法属于实验数学的分枝。它是根据待求问题的变化规律，人为地构造出一个合适的概率模型，依照该模型进行大量的统计试验，它的某些统计参量，正好是待求问题的解。这种计算方法通过计算机很容易实现。
MC法没有分子动力学中的迭代问题，也没有数值不稳定的情况，收敛性可以得到保证，即在N→∞（N为粒子数）时，收敛到解，但是否收敛到解要由所取模型的正确性决定。MC法的收敛速度与问题的维数无关，这是它的优点，它的另一个优点是其误差容易确定。而且，MC法的计算量没有分子动力学那样大，所需机时少。
MC方法适用于研究材料中的随机过程及现象，主要应用于模拟薄膜生长、晶粒长大、扩散、相变、缺陷行为、碰撞、烧结和渗流等过程。对于这方面的工作，相关研究很多。所用的MC法主要是以Ising、Q-StatePotts等模型为基础演化而来的。该方法将多晶材料分为小的体积单元;将每个体积单元当作一个小单晶，与取向数字相对应;在两个小单晶间赋予能量;通过使系统总能量最小化来完成结构演化模拟。

[ Last edited by zyj8119 on 2010-9-11 at 11:52 ]

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4楼2010-09-11 11:50:35

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小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流

引用回帖:

Originally posted by zyj8119 at 2010-09-11 11:50:35:

我在网络上搜索到的一个有关晶粒生长模型的发展过程：
晶粒生长模型
通常,晶粒生长现象分为两种不同类型:正常晶粒生长和异常晶粒生长(也称重结晶) 。正常晶粒生长表现为晶粒尺寸的一致增长,特点是归一化晶粒 ...

自己编程也可以啊，MATLAB能够画图。

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5楼2010-09-11 13:15:54

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