基于MATLAB的元胞自动机晶粒生长动力学仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现500×500晶格规模的二维晶粒生长仿真，通过元胞自动机模拟晶界迁移、晶粒合并等动态过程。系统支持可视化展示晶粒演化，为材料科学研究提供模拟分析工具。

详 情 说 明

二维晶粒生长动力学仿真系统

项目介绍

本项目基于元胞自动机方法，实现了二维多晶材料中晶粒生长的动力学过程仿真。系统在500×500的离散晶格空间内，通过模拟晶粒的形核、生长、晶界迁移及粗化行为，直观展示微观组织演化规律。该系统可用于材料科学领域的晶粒生长机理研究、工艺参数优化及教学演示。

功能特性

• 动态生长仿真：支持晶粒从初始分布到稳定状态的完整生长过程模拟
• 多参数可调：可设置晶粒生长速率、边界条件（周期/固定）、初始取向分布等关键参数
• 可视化输出：实时显示晶粒结构彩色图谱，生成演化动画和统计分析图表
• 科学分析工具：自动计算晶粒尺寸分布、平均晶粒面积、晶粒数量衰减曲线等动力学数据

使用方法

1. 参数配置：在运行前设置初始晶粒分布（随机生成或导入预设矩阵）、生长速率参数、迭代次数和边界条件
2. 执行仿真：启动主程序进入自动计算流程，系统将按设定迭代步长进行元胞状态更新
3. 结果查看：实时观察晶粒生长动态，仿真完成后自动生成统计图表和数据文件
4. 数据导出：可保存最终晶粒拓扑结构矩阵和所有统计分析结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 至少4GB内存（推荐8GB以上）
• 支持彩色显示的图形界面

文件说明

主程序文件整合了仿真的核心流程控制功能，包括：初始化晶格空间与晶粒取向分布；实现基于冯·诺依曼邻域的元胞状态动态更新算法；执行晶界能优化计算与晶粒合并判断；管理可视化输出模块，实时渲染晶粒演化过程并生成统计图表；同时负责迭代过程控制与最终数据结果的导出工作。