凝固組織模擬的案例
金屬凝固過程組織結構演變的完美呈現 | 同步輻射在金屬材料表征方面的應用
金屬的凝固組織是由成分控制并影響其性能。準確把握金屬凝固組織的形成機理、控制因素和控制途徑，有利于材料組織結構的精確控制和設計，提高材料的綜合性能，優化金屬的性能。
由于凝固組織不透明以及凝固過程中的高溫環境，傳統的表征技術如金相顯微鏡觀察無法動態、完整地觀察整個凝固過程。凝固過程中的一些關鍵信息很難全面捕捉。
高能X射線的出現和發展為研究合金凝固組織提供了一種新的表征方法。特別是同步輻射原位成像技術的應用，使得實時觀察金屬凝固過程的動態演變成為可能，也成為打開認識金屬結晶之門的鑰匙。
同步輻射高能輻射與可見光和X射線一樣，屬于電磁輻射，但不同的是，它是由電子在磁場中以接近光速的曲線運動在同步輻射中產生的。與傳統光源相比，同步輻射中的高能X射線具有能量強、亮度高、穿透性好等特點，能夠滿足金屬枝晶生長實時動態成像觀測的要求。目前，同步輻射原位成像技術已成為實時動態觀察金屬合金凝固組織生長行為的重要手段。
錫鉍合金凝固行為
低熔點錫鉍和錫鉛合金廣泛應用于機械、航空、汽車和其他工業領域。枝晶是凝固過程中最常見的形態特征。對于低熔點合金，由于凝固溫度相對較低，其微觀結構易于觀察。利用同步輻射原位成像技術對這些合金的結構進行了表征，可以獲得動態枝晶生長、斷裂和轉變等一系列微觀組織演化過程。這些信息對預測合金的力學性能具有重要的指導作用。
圖2 （a）錫鉍合金枝晶生長競爭（b）錫鉍合金柱狀晶等軸晶轉變（c）錫鉍合金枝晶臂斷裂現象。
基于歐洲同步輻射設施（ESRF），Mathiesen等人成功地獲得了錫鉍和錫鉛二元合金微觀組織生長的二維圖像。在合金凝固過程中，觀察到柱狀晶等軸晶轉變、枝晶臂斷裂、自由枝晶和新枝晶的一系列形態演變和動態生長行為。
展開 FLOW-3D低壓凝固模擬
所以我想過段時間把填充的模擬教程大概寫下。這次我只是來發幾張模擬的GIF圖片。
FLOW3D導出是AVI格式的，轉到GIF格式后，都失真了，不知道是不是自己的軟件有問題。誰有什么好的軟件來軟轉換呢。
這張是凝固模擬分析。
FLUENT鑄造凝固模擬
本教程演示了鑄造凝固過程中的流體流動和傳熱問題的設置和求解。
1 啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Fluid Dynamics→FLUENT 19.2命令，啟動FLUENT 19.2。
（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中選擇2D，在Option中選擇Double Precision，在Display Options中勾選Display Mesh After Reading和Workbench Color Scheme，單擊OK按鈕進入FLUENT主界面。
（3）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Mesh按鈕，彈出Select File（導入網格）對話框，選擇文件名為solid.msh的網格文件，單擊OK按鈕便可導入網格。
（4）導入網格后，在圖形顯示區將顯示幾何模型。
（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網格質量，確保不存在負體積。
2 定義求解器
（1）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在2DSpace中選擇Axisymmetric Swirl。
勾選Gravity，在X方向上填入-9.81。
（2）在模型設定面板雙擊Solidification & Melting按鈕，彈出Solidification and Melting（凝固與熔化模型）對話框，勾選Solidification and Melting，勾選Include Pull Velocities，單擊OK按鈕確認。
展開 凝固模擬分析的博士論文
球墨鑄鐵的1
球鐵件凝固過程.part1.rar
球鐵件凝固過程.part2.rar
完整充型與凝固模擬參數設置
336067-1.part01.rar
336069-1.part02.rar
哪位大神模擬過pu膠水凝固的過程？
聲學膠凝固，仿真用的什么軟件？
3D生物打印模擬血管組織
2018年8月28日，南極熊從外媒獲悉，布里格姆婦女醫院的研究人員開發了一種3D生物打印管狀結構的方法，可以更好地模擬人體內的天然血管和導管。 3D生物打印技術允許微調打印組織的特性，例如層數和運輸營養素的能力。 這些更復雜的組織為受損組織提供了潛在可行的替代品。
“體內的血管不均勻，”該研究的資深作者，BWH醫學系的生物工程師Yu Shrike Zhang博士說。 “這種生物打印方法可以生成復雜的管狀結構，模仿人體系統中的結構，比以前的技術具有更高的保真度。”
為了制作生物3D打印機的“墨水”，研究人員將人體細胞與水凝膠混合，水凝膠是一種由親水聚合物組成的柔性結構。然后，他們優化了水凝膠的化學性質，使人體細胞在整個混合物中增殖。
接下來，他們用這種生物墨水填充3D生物打印機的墨盒。他們還開發了一種定制噴嘴，可以連續打印最多三層的管狀結構。研究人員解釋說：“這些可灌注的管狀結構可以在生物打印管的長度上以規則的間隔從單層連續調整到三層。”
許多疾病損害管狀組織：動脈炎，動脈粥樣硬化和血栓形成損傷血管，而尿路上皮組織可能遭受炎性病變和有害的先天性異常。
研究人員發現，他們可以打印出模仿血管組織和尿路上皮組織的組織。他們將人尿路上皮和膀胱平滑肌細胞與水凝膠混合，形成尿路上皮組織。為了打印血管組織，他們使用人內皮細胞，平滑肌細胞和水凝膠的混合物。
打印管具有不同的尺寸，厚度和性質。 Zhang表示，生物打印組織的結構復雜性對其作為天然組織替代品的可行性至關重要。那是因為天然組織很復雜。例如，血管由多層組成，而多層又由各種細胞類型組成。
該團隊計劃繼續進行臨床前研究，以在測試安全性和有效性之前優化生物墨水成分和3D打印參數。
“我們目前正在進一步優化參數和生物材料，”Zhang說。
展開 三維鑄件充型及凝固過程數值模擬軟件包--(FT－Star鑄造之星)
三維鑄件充型及凝固數值模擬軟件包（簡稱FT－Star）是具有自主版權的真三維鑄造過程數值模擬軟件包。它可在586 微機和工作站上運行，分別采用WINDOWS和MOTIF圖形界面，對用戶友好。國內專家評價認為主要功能在國內處于領先地位，已達到國際先進水平。
FT－Star可以通過SLA文件接收各大型通用CAD軟件，如CADDS、Pro/E、IDEAS、Autocad、UG等的造型文件進行鑄造過程分析，FT－Star具有以下主要技術特點：
⑴在實驗室及生產性試驗基礎上，建立了多熱節定量預測鑄件縮孔新方法及定量預測球墨鑄鐵縮孔新方法；
⑵采用并改進SOLA/VOF三維流場數值分析方法，提出三維自由表面處理新方法，并提高了運算速度；可以進行充型過程三維流動分析；
⑶采用有限差分/有限元方法集成的技術路線， 能夠分析鑄件的溫度場、應力場和殘余應力；
⑷建立鑄鐵結晶凝固生核及生長模型及微觀組織與機械性能關系的數學方程，初步實現了對球鐵三維微觀組織及鑄態機械性能進行模擬分析；
⑸建立了并行工程環境下的鑄造CAD/CAE集成系統；
⑹在實驗室完成壓鑄及低壓鑄造過程數值模擬功能模塊；商品化后將成為FT－Star的另一個主要功能。
FT－Star已在國內近40家單位得到應用，已成為鑄造工作者在優化鑄造工藝設計，校核工藝方案，預測及控制鑄件質量及新產品研制等方面的得力助手，并取得了顯著的經濟及社會效益。
展開 deform 組織模擬方面的一些論文
借花獻佛，都是別人的資料，和大家分享一下啊
Grain+growth,recrystallization+model.pdf
4Cr5MoSiV1熱作工具鋼熱形變組織模擬.pdf
Simulation of microstructures for Alloy 718 blade forging using 3D FEM simulator.pdf
Finite-element analysis of microstructure evolution.pdf
DEFORM二次開發模擬組織的學習資料及代碼 ￥99
在熱成型工藝中，通過組織預測調控產品性能是一個重要的手段。借助DEFORM體積成形有限元模擬相應的熱加工工藝，獲取基礎的熱力數據，此外通過自帶GRAIN模塊或DEF_SIM自編程組織本構方程實現組織預測，資料為模擬熱壓縮過程中鋁合金組織變化代碼，僅供初學者學習和參考
基于有限元-元胞自動機法（CAFE）的增材制造過程組織模擬
<p>關鍵詞：增材制造；有限元，元胞自動機，凝固組織，晶體塑性</p><p class="ql-align-justify">增材制造技術是一種先進的數字化制造技術，其采用熱源熔融離散材料（如粉末），并逐層逐道沉積成3維實體構建。這與傳統減材制造 (切削、磨削等) 和等材制造 (鑄造、鍛壓等) 加工材料方式的本質不同。增材制造過程伴隨著快速的熔化和凝固循環，材料經歷復雜的熱歷程。這導致熔池內部及相鄰層、道之間形成獨特的微觀結構，包括精細的枝晶結構、晶粒尺寸、晶粒取向（織構）以及由微觀偏析引起的潛在析出相。這些凝固組織特征直接決定了制件最終的力學性能（如強度、韌性）和物理性能。因此，精準預測和控制凝固組織演變對于增材制造的工業化應用至關重要。</p><p>有限元-元胞自動機（CAFE）法是一種強大的跨尺度模擬方法，為研究增材制造凝固組織形成提供了有力工具。其采用有限元法或有限體積法建立起制造過程的宏觀熔池模型，模擬激光/電子束等熱源移動產生的瞬態溫度場（包括熔池形狀、溫度梯度G、冷卻速率R）、熱應力及潛在的熔池流動。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
<img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/6d18f544077e4f7891aafa2bda90eca2~tplv-tt-origin-web:gif.jpeg?
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精沖鋼微觀組織對其力學性能和精沖性能影響的多尺度模擬研究
為了研究精沖鋼不同微觀組織對精密沖裁工藝的適應性，分別建立基于材料組織的微觀代表性體積單元（RVE）模型和基于子模型法的RVE——宏觀有限元耦合多尺度模型，研究了球化退火后材料基體中滲碳體顆粒不同直徑、體積分數以及碳化物帶分布特征對拉伸、剪切力學性能和精沖性能的影響。
精密沖裁工藝是在很小的凸凹模間隙下，利用精沖凸凹模、反頂凸模及V形齒圈的共同作用使沖裁變形區處于較高的三向壓應力狀態，材料延遲斷裂的時間顯著延長，進而獲得高質量沖裁斷面。與傳統板料沖裁方法相比，精沖工藝條件更為嚴苛，對所用板材的要求也更高。目前，最常用的精沖材料是精沖用低碳鋼板，通常經歷熱軋、冷軋、退火處理等工序得到。
代表性體積單元（RVE)常被用于模擬研究具有多相微觀組織的材料性能，如材料的流動應力曲線、損傷和斷裂特性等力學性能。將RVE模型作為子模型，并結合宏觀有限元模擬得到的某單元位移場變化，構建宏觀—微觀模型，可實現對復雜成形工藝關鍵位置處不同微觀組織變形行為的模擬。
本文通過數值模擬研究了精沖鋼不同的微觀組織對其力學性能和精沖性能的影響。首先，針對球化退火后的滲碳體顆粒直徑、體積分數、分布狀態以及未退火的珠光體組織，分別建立了不同的RVE模型；其次，對不同微觀組織模型施加拉伸、剪切邊界條件進行數值模擬研究；再次，基于子模型法，在精沖試驗宏觀有限元模型中提取剪切變形區中心位置單元的位移歷史作為RVE模型的邊界條件，構建宏觀—微觀模型以探究不同微觀組織對精沖性能的影響；最后，通過對比分析模擬所得的子模型單元失效情況與實際精沖試樣的掃描電鏡（SEM)觀察結果，驗證模擬的準確性。
精沖鋼的微觀組織
精沖工藝相同時，精沖材料的性能很大程度上決定了精沖質量。如前所述，精沖用低碳鋼板因原材料、軋制工藝、退火工藝等的差異，導致材料的微觀組織及性能也會存在差異。
展開 【科普系列】有限元軟件如何助力鑄造過程
圖2 金屬熔體流場有限元計算流線圖
03 有限元軟件如何預測凝固
早在1939 年，Chvorinov 就引入了鑄件模數的概念，建立了求解鑄件凝固時間和凝固層厚度的數學方程，推導出著名的凝固時間平方根定律。Turbull于1945 年前后建立了經典的晶體形核理論，Kurz 等建立了快速枝晶生長理論，Chalmers 等研究固液界面附近的溶質提出了成分過冷理論。Flemings 等研究了固液兩相區內液相的流動效應，提出了液相區內局部溶質再分配方程等理論模型。傳統的凝固理論已經高度成熟，而新的凝固理論又促進了如準晶和大塊非晶的新發現。
隨著模擬計算技術的進步和材料熱力學與動力學的鑄件完備，凝固時組織形成的數值模擬發展出了數種技術路徑。相場模擬是基于擴散界面理論與相變理論構建的一種方法。相場法的微分方程具有明確的物理意義，但計算區域較小，無法應用到工程實踐當中（圖3）。另一種思路是通過隨機性方法計算概率來預測，如蒙特卡洛法(MC)和元胞自動機法(CA)，MC 法把形核看作概率問題，以體系自由能為依據計算形核長大的概率問題，可以預測凝固過程中的隨機事件，但MC 法缺乏物理基礎，無法有效反映晶粒生長的真實過程。
展開 【科普系列】有限元軟件如何助力鑄造過程
圖2 金屬熔體流場有限元計算流線圖
03 有限元軟件如何預測凝固
早在1939 年，Chvorinov 就引入了鑄件模數的概念，建立了求解鑄件凝固時間和凝固層厚度的數學方程，推導出著名的凝固時間平方根定律。Turbull于1945 年前后建立了經典的晶體形核理論，Kurz 等建立了快速枝晶生長理論，Chalmers 等研究固液界面附近的溶質提出了成分過冷理論。Flemings 等研究了固液兩相區內液相的流動效應，提出了液相區內局部溶質再分配方程等理論模型。傳統的凝固理論已經高度成熟，而新的凝固理論又促進了如準晶和大塊非晶的新發現。
隨著模擬計算技術的進步和材料熱力學與動力學的鑄件完備，凝固時組織形成的數值模擬發展出了數種技術路徑。相場模擬是基于擴散界面理論與相變理論構建的一種方法。相場法的微分方程具有明確的物理意義，但計算區域較小，無法應用到工程實踐當中（圖3）。另一種思路是通過隨機性方法計算概率來預測，如蒙特卡洛法(MC)和元胞自動機法(CA)，MC 法把形核看作概率問題，以體系自由能為依據計算形核長大的概率問題，可以預測凝固過程中的隨機事件，但MC 法缺乏物理基礎，無法有效反映晶粒生長的真實過程。
展開 21世紀的材料成形加工技術
通過計算機模擬，可深入研究材料的結構、組成及其各物理化學過程中宏觀、微觀變化機制，并由材料成分、結構及制備參數的最佳組合進行材料設計。計算材料科學的研究范圍包括從埃量級的量子力學計算到連續介質層次的有限元或有限差分模型分析，此范圍可分為4個層次：納米級、微觀、介觀及宏觀層次。在國外，多尺度模擬已在汽車及航天工業中得到應用。
鑄件凝固過程的微觀組織模擬以晶粒尺度從凝固熱力學與結晶動力學兩方面研究材料的組織和性能。20世紀90年代鑄造微觀模擬開始由試驗研究向實際應用發展，國內的研究雖處于起步階段，但在用相場法研究鋁合金枝晶生長、用Cellular Automaton法研究鋁合金組織演變和汽車球墨鑄鐵件微觀組織與性能預測等方面均已取得重要進展。鍛造過程的三維晶粒度預測也有進展。
5 快速產品/工藝開發系統、并行工程及綠色制造
我國制造業的主要問題之一是缺乏創新產品的開發能力，因而缺乏國際市場競爭能力。
傳統產品開發的特點：一是照貓畫虎，知識老化，缺乏創新；二是周期長，返工多，成本高。例如，美國空軍研究所從1981～1991年研發武器共發布圖紙20000張，但共有90000張圖紙進行了更改，平均每張圖紙改動了4.5次，多花費了16億美元。
現代的產品開發系統的特點是：（1）采用現代設計理論與方法；（2）進行全生命周期設計；（3）設計全過程采用信息技術；（4）加快采用新材料、新工藝；（5）產品開發周期短，返工少，成本低，努力做到一次成功；（6）產品有創新，在國際市場上有競爭能力。
應該指出，產品設計及制造開發系統是以設計與制造過程的建模（Modeling）為核心內容的。在產品零部件的設計過程中同時要進行影響產品及零部件性能的成形制造過程的建模及仿真， 它不僅可以提供產品零部件的可制造性評估，而且可以提供產品零部件的性能預測。
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