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熔池凝固过程中柱状枝晶间生长竞争的快速模拟
本文提出了一种非常快速的数值方法来模拟熔池凝固产生的微观结构，包括柱状枝晶晶粒和从熔体中成核的等轴晶粒的生长竞争。为了减少计算时间，提出了一种升级策略，该策略不是单独考虑每个枝晶，而是根据物理信息确定枝晶生长速度来定义平均凝固前沿。所提出的方法还依赖于枝晶的优选生长方向和有利取向的晶粒标准来确定哪些晶粒在竞争中幸存下来。显著减少自由度总数的关键贡献之一是使用 Voronoi 镶嵌而不是规则网格进行数值实现。结果已与实验数据以及相场和细胞自动机模拟进行了比较。模拟的微观结构与使用细胞自动机获得的微观结构相似，而计算成本却大大降低。此外，还提供了三维模拟的收敛分析，其热条件对应于金属增材制造，以展示如何在实践中使用本研究。
UNLP：FY2024 RENSERKING GURT GRATE摘要 TLR-RES-DE-2024-001，核设施运营技术的零信任体系结构 b'' 主题报告EPRI ANT LR 2024-03，“核设施分离”。 2024/10/02 Palisades重新启动LA DOCS-状态更新 DOE空间核电和推进（SNPP）活动 Terrapower主题报告的提交，“ Natrium Advanced反应堆的主要设计标准” 晶间应力腐蚀破裂 马萨诸塞州技术学院 secy-23-0021：拟议规则：高级反应堆的风险信息，包括技术的法规框架（RIN 3150-AK31） 主题报告 - 在线监视技术对... NEI 03-08，修订版4，“材料管理指南” 关于添加剂制造标准景观的观点 白皮书 - 融合能源系统监管框架的初步选择 熔融材料兼容性的技术评估... 开发融合能源系统的监管框架 - 融合公共会议幻灯片-03302021 PNNL-33730，“文献综述：反应堆压力容器中部分穿透焊缝的NDE”。 2021/05/21高级反应堆GEIS文档-UO2 Haleu Transportation套餐评估和建议
匹兹堡大学通过基于扫描分解的基于扫描模拟的反馈 - 馈线控制执行摘要摘要大大降低了激光粉池床融合添加剂制造的融化池和微观结构的变化：管理当地几次对激光粉末床融合（L-PBF）添加剂生产性能的影响是最高核心的一项优先级。因此，该程序的目的是开发一种基于仿真的反馈馈电控制方法，以维持整个L-PBF部分的熔体池和微观结构的一致性。特定的研究目标包括：（1）基于通过不同过程参数产生的测量熔体池维度开发经过实验验证的计算流体动力学（CFD）模型； （2）开发有效的混合CFD和FEM（有限元方法）模型，以模拟多轨，多层方案； （3）开发基于迭代模拟的反馈 - 馈线控制模型。该项目中的重点材料是基于镍的合金inconel 718，它广泛用于高温核应用中，例如核反应堆核心和热交换器。拟议的研究旨在解决核能社区中L-PBF进程的资格和更广泛采用的关键障碍。核芯和热交换器等核应用通常包含不同尺寸的几何特征，这会导致熔体池和微观结构在整个零件过程中差异很大。拟议研究中的关键创新是开发了混合CFD-FEM模拟模型，该模型为此基于反馈 - 反馈控制方法。通过使用准确的扫描分辨过程模拟，通过调整过程参数（激光功率和扫描速度）来最佳控制熔体池尺寸，预计熔体池和微观结构将在整个复杂部分中更加一致。通过减少新的L-PBF产品开发中昂贵的实验数量，可以以较低的成本进行熔体池和微观结构一致性的巨大改进，以更有效地执行资格。大多数L-PBF热过程模拟模型使用CFD或FEM；但是，前者是准确的，但在计算上非常昂贵，而后者是有效的，但不足以捕获熔体池的尺寸和温度，而随着局部几何形状的变化。在拟议的CIFEM（CFD施加的FEM）过程仿真模型中，瞬态热场是根据高保真CFD模拟计算的，并通过深度学习来推断。这些温度值是根据局部热环境所包含熔体池的局部FEM区域施加的，而其他地方的热传导则由FEM求解。开发的基于CIFEM的工艺模拟预计将是基于CFD的模拟效率的30-50倍，同时保持熔体池和温度场的预测准确性。使用CIFEM模型最佳地控制局部过程参数，预计熔体池尺寸的变化将减少50-70％，从而导致更一致的微观结构。因此，该项目将解决社区中的基本优先事项之一，并有助于促进更广泛的L-PBF程序在安全至关重要的核应用中。首席调查员：Albert C. TO，Albertto@pitt.edu
耐火混凝土中的裂纹：经晶或晶间？
混凝土是最常见的建筑材料。混凝土类型丰富，配方取决于特定用途。混凝土的微观结构通常是强烈的异质性，具有水泥，细和粗骨料，充满空气的毛孔和各种增援。混凝土的计算模型通常会大大降低以确保安全性。更精确的模型可以从材料和CO 2排放方面巨大节省。通过3D计算机断层扫描（CT）观察到的原位机械测试，特别是观察到3D的裂纹起始和生长可以帮助改善这些模型。 大规模的CT系统gulliver专用于研究分别为6 m和1 m的现实大型混凝土束和宽度的疲劳动力学。 分析在原位弯曲测试中生成的图像数据需要特别可靠的检测和正确分割薄裂纹。 因此，最近比较了裂纹分割的算法[1]，扩展到多尺度裂纹[2，3]，适用于纤维增强的混凝土[4，5]，甚至是新发明的[6，7]。 对于方法的公平定量比较以及机器学习模型的培训和开发，基于合成裂纹结构的半合成CT图像[8-10]至关重要。 首先，裂纹是作为分数布朗动作的实现[11]。 后来，由于其多功能性，首选由随机伏罗尼叶镶嵌物的小平面形成的最小表面[8]。 在[13，14]中研究了裂纹与混凝土微观结构之间的相互作用。通过3D计算机断层扫描（CT）观察到的原位机械测试，特别是观察到3D的裂纹起始和生长可以帮助改善这些模型。大规模的CT系统gulliver专用于研究分别为6 m和1 m的现实大型混凝土束和宽度的疲劳动力学。分析在原位弯曲测试中生成的图像数据需要特别可靠的检测和正确分割薄裂纹。因此，最近比较了裂纹分割的算法[1]，扩展到多尺度裂纹[2，3]，适用于纤维增强的混凝土[4，5]，甚至是新发明的[6，7]。对于方法的公平定量比较以及机器学习模型的培训和开发，基于合成裂纹结构的半合成CT图像[8-10]至关重要。首先，裂纹是作为分数布朗动作的实现[11]。后来，由于其多功能性，首选由随机伏罗尼叶镶嵌物的小平面形成的最小表面[8]。在[13，14]中研究了裂纹与混凝土微观结构之间的相互作用。这些合成的裂纹结构可以模仿多种裂纹形态，包括局部厚度分布和分支，并具有几个程度的表面粗糙度，因为[12]很好地证明了。到目前为止，合成裂纹并未与将CT图像用作背景的混凝土的微观结构相互作用。特别是，将裂缝分类为周围的混凝土组件。这是通过两步过程实现的。首先，通过模板匹配对裂纹结构进行了分割。然后，根据模板的方向上的灰色值对裂纹进行分类。在这里，我们提出了一种依赖于分割裂纹和聚集体的方法。然后将裂纹分配给两个可能的类别之一：经晶（通过聚集体）或晶间（聚集体之间）。然后，经晶裂纹体素的相对数量产生了一个度量，以量化裂纹行为的差异。在这里，我们研究了相同组成的难治性混凝土样品，但在不同温度下被后加工（烧结）。在压缩应力下扫描样品。他们清楚地表明，裂缝确实与混凝土的微观结构相互作用，请参见图1。裂纹可能沿聚集体，通过它们或通过周围的水泥矩阵传播。在失败之前，分析载荷步骤的经晶和晶间体素的分数进一步量化了烧结温度的影响。我们在两个圆柱形耐火混凝土样品的示例中演示了这一分析，分别在1.000°C和1.600°C下烧结。最近，我们为裂纹结构设计了一种多功能几何模型[8，9]，用于方法验证和比较以及机器学习方法的训练 - 由随机Voronoi Tessellation的相位形成的最小表面。最小表面计算的优化方法的改进版本可实现多标准优化[17]。在这里，我们利用了这种新的可能性来生成合成裂纹结构，该结构避免了聚集体或通过图1中的真实混凝土样品中观察到的。
晶间应力腐蚀破裂
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