[发明专利]一种锡基二元共晶相分离的有限元模拟方法

权利要求书

1.一种锡基二元共晶相分离的有限元模拟方法，其特征在于：

包括依次进行的通过模型处理生成锡基二元共晶相的黑白二值图、定义两物相的黑白边界点、确定两物相的黑白边界点的迁移方向并模拟两相分离过程、输出有限元模型并进行求解分析；

所述确定两物相的黑白边界点的迁移方向并模拟两相分离的步骤具体包括：根据在电流作用，在模拟中假设微观组织上边界加载电源的正极，使得下边界加载电源的负极，电源正极对应电迁移过程的阴极，电源负极对应电迁移过程的阳极，电子流动方向为从阴极流向阳极，以使在代表两相分布的所述黑白二值图中的黑白像素按照原子的迁移原则进行迁移从而进行两相分离模拟，若黑色像素向上边界移动，则白色像素就向下边界移动或者黑色像素向下边界移动，则白色像素就向上边界移动；

并且，分离的程序具体包括：每次循环进行60个位点的随机位置替换，当选取的位点属于黑色的边界点时，需要选择在其上方的白色边界点进行位置互换；当选取的位点属于白色的边界点时，需要选择在其下方的黑色边界点进行位置互换；当选择的位点不属于边界点时，则跳过该位点继续进行下一次位点的选择；

所述通过模型处理生成锡基二元共晶相的黑白二值图的步骤具体包括：

以蒙特卡罗波茨模型作为最初始的数值模型，根据条件判断，处理成为代表两种物相的0-1二值矩阵，并相应地生成所述黑白二值图；

所述以蒙特卡罗波茨模型作为最初始的数值模型，根据条件判断，处理成为代表两种物相的0-1二值矩阵，并相应地生成所述黑白二值图的步骤具体包括：

对Q值采用蒙特卡罗波茨模型进行条件判断，将正自旋统一用元素1来代替，负自旋统一用0来代替，转换为代表两相分布的0-1二值矩阵，相应地生成黑白二值图；

其中，所述蒙特卡罗波茨模型是将微观组织模拟成为用数值表示晶粒取向的二维位点阵列，且阵列中每个位点表示具有特定晶格取向的域；所述位点由1至Q或-Q至-1之间的随机值指定，所述随机值代表自旋值，表示晶粒的取向；且在两种物相中，一类物相被指定为正自旋，也即位点值为1至Q，另一物相为负自旋，也即位点值为-Q至-1；

所述定义两物相的黑白边界点的步骤具体包括：

在所述黑白二值图中，将像素值为0的代表黑色，将像素值为1的代表白色，确定并定义黑白两色的边界上的所有的点，并将这些黑白边界点存储在一个矩阵当中，用于后面分离程序的使用；

确定并定义在二维矩阵中的所述黑白两色的边界上的所有的点具体包括：

首先引入相邻位点概念，二维矩阵中除边界区域外，使每个位点都存在有八个最相邻的位点，且具体为四个正交和四个对角线的邻点；

以白色位点为中心，若八个相邻位点中任意存在有一个黑色位点，则视所述白色位点为白色边界点，而属于所述白色位点相邻位点中的所述黑色位点视为黑色边界点。

2.根据权利要求1所述的锡基二元共晶相分离的有限元模拟方法，其特征在于，所述输出有限元模型并进行求解分析的步骤具体包括：

将两相分离模拟完成后的模型进行元素读取，输出为可被有限元软件识别的脚本文件，在有限元软件的建模过程中将脚本文件进行导入，接着对单元材料属性进行编辑，最终完成有限元模型的建模；

选择相应的加载条件，对所述有限元模型进行求解分析并得到分析结果。

3.根据权利要求2所述的锡基二元共晶相分离的有限元模拟方法，其特征在于，所述将两相分离模拟完成后的模型进行元素读取，输出为可被有限元软件识别的脚本文件，在有限元软件的建模过程中将脚本文件进行导入，接着对单元材料属性进行编辑，最终完成有限元模型的建模的步骤具体包括：

在二维阵列为黑白二值矩阵中，采用位点值为0代表黑色，采用位点值为1代表白色，对所述黑白二值矩阵进行编写序号，使每一个位点都有属于自己的序号；

将所述位点的所述序号和所述位点所代表物相的编号进行脚本文件形式的输出，所述脚本文件的内容包括三部分：一是有限元软件定义材料属性的关键字；二是材料组分的编号；三是位点的序号；

对整个所述黑白二值矩阵进行读取，输出代表完整物相信息的脚本文件；

在有限元软件操作平台上，建模部分划分网格数目应当与二维阵列数目相等，模型每一个单元对应二维阵列的每一个位点，在完成网格划分后，将脚本文件导入后便完成对有限元模型单元材料的赋予，接着对单元的材料属性进行编辑，以建立一个完整的有限元模型。