有限元网格上晶粒生长过程中的拓扑转变
材料科学
2021-10-29 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在具有均匀晶界能的材料中，晶粒生长过程中晶界网络所发生的拓扑转变被认为是已知的。对于更真实的材料则并非如此，因为更一般的晶界能在原则上允许更多可行的晶界构型。因此，此类材料中的晶粒生长模拟需要一种程序来枚举所有可能的拓扑转变并选择能量最有利者。本文针对由体有限元网格表示的微结构，开发并实现了这样一种程序。作为一个具体示例，我们枚举了围绕一个连接点具有五个晶粒的典型构型的所有可能转变，并发现即使对于均匀边界能，一些特殊的转变在能量上与常规转变相似。我们采用一种计算晶界速度的通用离散公式来模拟示例微结构中的晶粒生长。该方法作为基于 SCOREC 的 C++ 库实现，SCOREC 是一个用于具有自适应网格的有限元模拟的开源可大规模并行化库。
引用
@article{arxiv.2101.12321,
title = {Topological transitions during grain growth on a finite element mesh},
author = {Erdem Eren and Jeremy K. Mason},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.12321},
year = {2021}
}
备注
19 pages(13 main, 6 supplement), 25 figures (19 main, 6 supplement)