《元胞自動機在金屬材料研究中的套用》是科學出版社出版的圖書，作者是支穎,王振范,劉相華。
基本介紹
- 中文名：元胞自動機在金屬材料研究中的套用
- 作者：支穎,王振范,劉相華
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030647344
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書結合具體實例，圖文並茂地給出元胞自動機模擬金屬凝固、再結晶和固態相變等過程的相關模型及其使用方法，並對元胞自動機在金屬材料研究中的套用前景及發展趨勢進行展望。書中利用常用的MATLAB軟體從簡到繁、從易到難，通過一些簡單的例子使讀者逐漸建立起元胞自動機的概念，熟悉編程方法，直至將其套用於材料研究領域。本書作為初學者的入門書籍，除介紹元胞自動機方法的基本原理和方法之外，還附有大量的源程式。
圖書目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 元胞自動機的發展簡述 1
1.2 元胞自動機在金屬材料研究中的套用概述 2
1.2.1 元胞自動機在凝固過程模擬中的套用發展 2
1.2.2 元胞自動機在再結晶過程模擬中的套用發展 4
1.2.3 元胞自動機在相變過程模擬中的套用發展 6
1.3 本書的內容與結構 7
參考文獻 8
第2章 元胞自動機的基本理論 11
2.1 元胞自動機的定義 11
2.1.1 元胞自動機的物理學定義 11
2.1.2 元胞自動機的數學定義 12
2.2 元胞自動機的構成 13
2.2.1 元胞及元胞空間 13
2.2.2 鄰居和邊界條件 15
2.2.3 演化規則 17
2.3 元胞自動機的分類 19
2.4 元胞自動機的特徵和辯證思想 21
2.4.1 元胞自動機的一般特徵 21
2.4.2 元胞自動機與微分方程 22
2.4.3 元胞自動機對複雜物理過程的簡化處理 23
2.5 元胞自動機的程式設計方法 24
參考文獻 24
第3章 幾種經典元胞自動機介紹 26
3.1 生命遊戲 26
3.1.1 生命遊戲的元胞自動機模型 26
3.1.2 實現生命遊戲規則的電腦程式 28
3.1.3 模擬計算過程的圖形顯示 30
3.1.4 改變規則構成其他複雜圖形 32
3.2 初等元胞自動機 32
3.2.1 一維初等元胞自動機的概念 32
3.2.2 一維初等元胞自動機規則生成圖形的MATLAB程式 33
3.2.3 不同演化規則產生的圖形 35
3.3 基於奇偶規則的簡單元胞自動機 37
3.3.1 奇偶規則及其數學表達式 37
3.3.2 奇偶規則的電腦程式 38
3.3.3 改寫模2和規則的電腦程式 40
3.3.4 疊代計算的圖形 41
3.4 機率元胞自動機 42
3.4.1 森林火災模型的機率型規則 42
3.4.2 森林火災模擬計算程式 42
3.4.3 森林火災模擬計算結果 46
參考文獻 48
第4章 元胞自動機與其他數值方法的耦合 49
4.1 有限差分法 49
4.1.1 有限差分法概述 49
4.1.2 求解過程 49
4.1.3 差分格式的截斷誤差 50
4.1.4 差分格式的穩定性 51
4.1.5 步長的選取 51
4.2 有限元法 51
4.2.1 彈塑性有限元法概述 52
4.2.2 黏塑性有限元法概述 52
4.2.3 剛塑性有限元法概述 52
4.2.4 剛塑性有限元法求解方法 53
4.3 元胞自動機與其他數值方法的耦合模擬 54
參考文獻 57
第5章 金屬凝固過程的元胞自動機模擬 58
5.1 金屬凝固基本理論與數學模型 58
5.1.1 凝固過程溫度場模擬的數學模型 58
5.1.2 凝固過程微觀組織模擬的數學模型 61
5.2 元胞自動機模擬凝固過程的方法及其實現 68
5.2.1 建立元胞自動機模型 68
5.2.2 凝固過程模擬人機界面的可視化 69
5.2.3 MATLAB程式及其運行 71
5.2.4 結晶過程的可視化顯示策略 83
5.3 小方坯凝固過程的元胞自動機和有限元耦合模擬 84
5.3.1 小方坯凝固特點 84
5.3.2 小方坯凝固過程溫度場模擬 85
5.3.3 小方坯凝固組織的模擬 90
參考文獻 97
第6章 金屬靜態再結晶過程的元胞自動機模擬 99
6.1 金屬靜態再結晶的基本原理 99
6.2 描述金屬靜態再結晶的數學模型 99
6.3 元胞自動機模型用於模擬金屬靜態再結晶的方法 102
6.3.1 建立金屬靜態再結晶的元胞自動機模型 102
6.3.2 元胞的狀態變數 103
6.3.3 生成母相的背景組織及其數學模型 104
6.3.4 形核與長大轉變規則 104
6.3.5 再結晶晶粒的形成與處理 105
6.4 金屬靜態再結晶的元胞自動機模擬程式 106
6.4.1 模擬程式框圖 106
6.4.2 生成母相背景組織程式 106
6.4.3 變形間歇的靜態再結晶程式 109
6.4.4 晶粒圖形顯示後處理程式 113
6.5 雙道次壓縮熱模擬實驗的元胞自動機模擬結果 118
6.5.1 模擬條件 118
6.5.2 靜態軟化率曲線模擬結果 118
6.5.3 介觀組織演變模擬結果 119
6.5.4 位錯密度演變模擬結果 120
6.6 冷軋差厚板再結晶退火的元胞自動機模擬結果 120
6.6.1 模擬條件 120
6.6.2 初始冷軋態組織模擬結果 121
6.6.3 退火參數影響模擬結果 124
參考文獻 128
第7章 金屬動態再結晶過程的元胞自動機模擬 129
7.1 金屬動態再結晶的基本原理 129
7.2 描述金屬動態再結晶過程的數學模型 134
7.3 元胞自動機模型用於模擬金屬動態再結晶的方法 136
7.3.1 生成母相的背景組織及其數學模型 136
7.3.2 晶粒取向與母相晶界 137
7.3.3 元胞自動機模擬金屬動態再結晶的步驟 138
7.4 金屬動態再結晶的元胞自動機模擬程式 140
7.4.1 模擬程式框圖 140
7.4.2 生成母相背景組織的程式 141
7.4.3 生成金屬動態再結晶組織的程式 144
7.5 熱模擬實驗過程中金屬動態再結晶的元胞自動機模擬 149
7.5.1 模擬條件 149
7.5.2 模擬結果與分析 149
7.5.3 實驗研究及結果比較 153
參考文獻 154
第8章 金屬固態相變的元胞自動機模擬 156
8.1 金屬固態相變的基本原理及數學模型 156
8.1.1 奧氏體連續冷卻相變數學模型 158
8.1.2 奧氏體逆相變數學模型 166
8.2 元胞自動機模型用於模擬金屬固態相變的方法 169
8.2.1 描述金屬固態相變的元胞自動機模型 169
8.2.2 生成母相的背景組織及其數學模型 173
8.2.3 金屬固態相變的元胞自動機模擬程式 174
8.3 元胞自動機金屬固態相變的元胞自動機模擬實例 179
8.3.1 冷卻過程金屬相變模擬 179
8.3.2 加熱過程金屬相變模擬 183
參考文獻 185
第9章 元胞自動機在金屬材料研究中的套用前景及展望 188
9.1 套用前景 188
9.2 發展趨勢 189
