CDCA 微观组织仿真

元胞自动机 (Cellular Automaton CA) 方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程；

CA方法的基本思想是将一个物理系统进行时间和空间上的离散, 即将系统看作由一定数量的基本元胞组成. 每个元胞都赋有自身状态的标记以及相关物理量的数值. 依据与其相邻其它元胞的情况, 按照一定的演化规则来决定该元胞的状态, 从而描述系统整体随时间的复杂演变规律；

金属材料的凝固显微组织不仅影响了后续的热加工工艺, 也直接影响了金属制品的最终力学性能；

CA不仅能模拟预测晶粒组织形貌, 还能描述晶粒内的枝晶形貌、竞争生长、微观成分偏析等。

显微气孔的形成与生长

许多铸件均要通过循环载荷测试，铸造过程缺陷例如显微气孔、金属间颗粒和氧化膜均有可能对其疲劳性能产生有害的影响

CDCA 可以预测显微气孔的三维形态，包括形状、大小和分布。

显微气孔与氢的扩散，形核与生长，并与周围枝晶的相互作用相关。因此，预测微观气孔的形态应考虑固相对微观气孔生长的限制。

CDCA 建立分析模型

Cast Designer Cellular Automation（CDCA）的理论非常复杂，参数很多，特别是材料数据；

为了简化操作和用户理解，将其设计为模板形式。建议用户选择最接近的模板开始工作；

材料数据是模拟的关键，参考资料非常有限。在模拟之前，用户必须仔细研究CDCA材料；

CDCA 的所有功能都集成到一个独立的界面中，包括耦合模型。

耦合到宏观模型

模具与液态金属的反应有时是不可避免的。有些合金是非常活跃的，当铸造这些合金时，有必要考虑在表面形成的材料层。根据模拟的尺度，在整体的铸件上，采用较大的网格尺寸，用传统的方法模拟凝固过程，并将铸件内不同部位的降温过程‘保存’下来. 在宏观过程计算完成之后, 在指定的区域，根据计算‘保 存’的冷却曲线, 采用CA方法模拟凝固的形核与长大过程. 这种多尺度耦合方法, 在实际应用研究中 具有较大的优势。

• 通常只需要模拟凝固过程
• 得到完整的温度分布并保存下来

多尺度和多物理场建模和仿真方法是当今分析复杂系统的重要工具。铸件微观组织的演变很难用枝晶尺度或晶粒尺度的单独模拟来定量描述。

可以通过Cast-Designer进行晶粒生长和更详细的微观结构模拟，尺度可以减小到5微米到1毫米。