焊接熱影響區(qū)晶粒生長的蒙特卡羅(MC)法三維模擬.pdf

1、在焊接過程中，焊接熱影響區(qū)的晶粒發(fā)生嚴重長大粗化，使材料的塑性、韌性急劇下降，焊接接頭性能降低。為此，本文采用MC法對焊接熱影響區(qū)的晶粒生長過程進行模擬，預測焊接熱影響區(qū)的最終晶粒尺寸分布。為實現(xiàn)晶粒生長過程的模擬，設計了焊接熱影響區(qū)晶粒生長模擬軟件。
　　根據(jù)MC法模擬晶粒生長的基本原理以及焊接熱影響區(qū)晶粒生長存在的特殊性，建立了適用于焊接熱影響區(qū)晶粒生長模擬的三維MC模型。在模型中，選取了兩個三維模擬區(qū)域，用于實現(xiàn)不同晶粒結構

2、演化的模擬；確定了模擬區(qū)域的離散化形式以及微元取向的初始化方式；建立了三維MC計算模型，用于實現(xiàn)晶粒生長過程的模擬；定義了三種邊界條件，考慮了相鄰區(qū)域對模擬區(qū)域晶粒生長的影響。根據(jù)建立的三維MC模型，確定了焊接熱影響區(qū)晶粒生長的模擬流程。
　　根據(jù)建立的焊接熱影響區(qū)晶粒生長模擬的三維MC模型，設計了模擬軟件。軟件系統(tǒng)的總體結構包括前處理、MC模擬和后處理三部分，每一部分的功能通過相應的功能模塊實現(xiàn)。在兩個區(qū)域數(shù)據(jù)處理模塊中，實現(xiàn)了

3、模擬區(qū)域的選取和離散化、區(qū)域數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的生成。在溫度數(shù)據(jù)處理模塊中，實現(xiàn)了格點選擇概率的計算。在MC計算模塊中，實現(xiàn)了恒溫模擬和焊接熱影響區(qū)晶粒生長過程模擬。在模型常數(shù)回歸計算模塊中，實現(xiàn)了三維MC模型常數(shù)的回歸計算。在圖形顯示模塊中，實現(xiàn)了模擬區(qū)域幾何形狀、格點熱循環(huán)曲線、格點選擇概率及晶粒尺寸分布的可視化。
　　利用開發(fā)的模擬軟件，對焊接熱影響區(qū)的晶粒生長過程進行了模擬。模擬得到的恒溫晶粒生長過程中的平均晶粒尺寸變化和拓撲