【共享】自己写的一个关于Monte Carlo模拟晶粒长大的代码

luners · 发表于 2010-1-4 15:26:31

本帖最后由 messenger 于 2010-1-4 17:52 编辑

自己下载附件吧，代码注解很清楚了，有什么不足的大家给点意见吧

%初始赋值
Ln=200; %格点边长
L=zeros(Ln); %格点矩阵
Q=120; %总取向数
step_num=500; %MC总步数
interval_save_jpg=20; %图形存储间隔
interval_stastics=2; %晶粒平均参数和相对密度统计间隔
stastics_data=zeros(step_num/interval_stastics,5); %存储每interval_stastics次MCS后的平均晶粒尺寸和相对密度，存储格式为(MCS,grain count,average area,average diameter,relative density)
%烧结模拟过程参数赋值
T=1; %温度参数
J1=1; %晶界能
%初始结构的格点赋值
rand_l=randperm(Ln^2);
for i=1:Ln^2*V_pore
if rem(rand_l(i),Ln)==0
x=Ln;
y=fix(rand_l(i)/Ln);
else
x=rem(rand_l(i),Ln);
y=fix(rand_l(i)/Ln)+1;
end
L(x,y)=-1; %标识孔洞区域
end
for i=(Ln^2*V_pore+1):Ln^2
if rem(rand_l(i),Ln)==0
x=Ln;
y=fix(rand_l(i)/Ln);
else
x=rem(rand_l(i),Ln);
y=fix(rand_l(i)/Ln)+1;
end
rand_Q=randperm(Q);
L(x,y)=rand_Q(1); %标识晶粒区域
end
temp_L=zeros(Ln+2); %标识边界区域标示为0，便于后续处理
temp_L(2:Ln+1,2:Ln+1)=L;
L=temp_L;
Ln=Ln+2; %此时L边长Ln=Ln+2
s=[-1 -1
-1 0
-1 1
0 -1
0 1
1 -1
1 0
1 1]; %便于随即选取所选格点周围相邻的一个格点
%开始CAS模拟
for step=1:step_num
step %显示MCS进程
rand_l=randperm(Ln^2);
for i=1:Ln^2 %随机选取格点
%if rem(i,1000)==0 %显示选取格点进程
% i
%end
if rem(rand_l(i),Ln)==0 %把rand_l(i)转换成实际坐标L(x,y)
x=Ln;
y=fix(rand_l(i)/Ln);
else
x=rem(rand_l(i),Ln);
y=fix(rand_l(i)/Ln)+1;
end
if L(x,y)~=0 %如果格点不在边界区域则开始模拟
%---------------------如果选取点为晶粒格点---------------------
if L(x,y)~=-1 %如果选取点为晶粒格点
ss=s+[x y; x y; x y; x y; x y; x y; x y; x y]; %存储所选晶粒格点L(x,y)周围格点坐标
diff_grain_count=0; %计数所选晶粒格点L(x,y)周围与之不同的晶粒格点数
same_grain_count=0; %计数所选晶粒格点L(x,y)周围与之相同的晶粒格点数
diff_ss=zeros(8,3); %存储所选晶粒格点L(x,y)周围与之不同的晶粒格点坐标及其取向度值
for ii=1:8
if L(ss(ii,1), ss(ii,2))~=0
if L(ss(ii,1), ss(ii,2))~=L(x,y) & L(ss(ii,1), ss(ii,2))~=-1
diff_grain_count=diff_grain_count+1;
diff_ss(diff_grain_count,1)=ss(ii,1);
diff_ss(diff_grain_count,2)=ss(ii,2);
diff_ss(diff_grain_count,3)=L(ss(ii,1),ss(ii,2));
end
if L(ss(ii,1), ss(ii,2))==L(x,y)
same_grain_count=same_grain_count+1;
end
if L(ss(ii,1), ss(ii,2))==-1
pore_count=pore_count+1;
end
end
end
total_grain_count=diff_grain_count+same_grain_count;
if diff_grain_count~=0 %如果所选晶粒格点L(x,y)周围有与之不同的晶粒格点
BG_energy=J1*diff_grain_count; %BG_energy为格点所处晶界能
diff_ss_1=diff_ss(1:diff_grain_count,3); %diff_ss_1存储被选格点周围取向度值与之不同的格点取向度值
diff_ss_2=unique(diff_ss_1); %去除diff_ss_1中的重复元素，并存储到diff_ss_2
rand_ll=randperm(length(diff_ss_2));
temp_Q=diff_ss_2(rand_ll(1));
change_BG_energy=J1*(total_grain_count-length(find(diff_ss_1==temp_Q)));
if change_BG_energy<=BG_energy
L(x,y)=temp_Q;
end
if change_BG_energy>BG_energy
set_probability=rand();
if exp(-(change_BG_energy-BG_energy)/T)>=set_probability
L(x,y)=temp_Q;
end
end
end %对应于如果所选晶粒格点L(x,y)周围有与之不同的晶粒格点
end %对应于如果选取点为晶粒格点
%---------------------如果选取点为晶粒格点---------------------
end %对应于如果格点不在边界区域则开始模拟
end %对应于随机选取格点
%========================================================后处理过程========================================================
%后处理1开始---------------每interval_save_jpg次MCS后存储图形矩阵---------------%
if rem(step,interval_save_jpg)==0
figure1=figure('visible','off','PaperPosition',[3.067 9.28 14.81 11.1],'PaperSize',[20.98 29.68]);
axes1 = axes('Layer','top','YDir','reverse','Parent',figure1);
axis(axes1,[0.5 Ln-2+0.5 0.5 Ln-2+0.5]);
image1 = image('CData',L(2:Ln-2+1,2:Ln-2+1),'CDataMapping','scaled','XData',[1 Ln],'YData',[1 Ln],'Parent',axes1);
if V_pore==0
jpg_name=strcat(num2str(step),'_','Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'.jpg');
else
jpg_name=strcat(num2str(step),'_','Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','Vpore=',num2str(V_pore),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'_','J2=',num2str(J2),'.jpg');
end
saveas(image1,jpg_name,'jpg');
end
%后处理1结束---------------每interval_save_jpg次MCS后存储图形矩阵---------------%
%后处理2开始---------------每interval_stastics次MCS后统计平均晶粒尺寸，并存入stastics_data中---------------%
if rem(step,interval_stastics)==0
stastics_data(step/interval_stastics,1)=step; %存储此次step
temp_L=L(2:Ln-1,2:Ln-1); %去掉标示为0的边界
Q_exist=unique(temp_L); %Q_exist存储L矩阵中仍存在的晶粒取向度Q
if Q_exist(1)==-1
Q_exist=Q_exist(2:length(Q_exist));
end
Q_length=length(Q_exist); %Q_length为L矩阵中仍存在的晶粒取向度个数（不包括孔洞）
for qq=1:Q_length %只统计具有在L矩阵中仍存在的取向度的晶粒的个数
temp_L=L;
temp_L(temp_L~=Q_exist(qq))=0;
temp_L=bwlabel(temp_L,8);
now_grainnum=max(max(temp_L)); %返回目前取向度为Q_exist(qq)的晶粒数目
stastics_data(step/interval_stastics,2)=stastics_data(step/interval_stastics,2)+now_grainnum; %累加晶粒个数
end
stastics_data(step/interval_stastics,3)=(Ln-2)^2*(1-V_pore)/stastics_data(step/interval_stastics,2); %统计晶粒平均面积
stastics_data(step/interval_stastics,4)=sqrt(stastics_data(step/interval_stastics,3)); %统计晶粒平均直径
end
%后处理2结束---------------每interval_stastics次MCS后统计平均晶粒尺寸，并存入stastics_data中---------------%
%========================================================后处理过程========================================================
end
%结束MCS模拟
%写入文件
if V_pore==0
xls_name1=strcat('stastics_Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'.xls');
xls_name2=strcat('grainsize_Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'.mat');
else
xls_name1=strcat('stastics_Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','Vpore=',num2str(V_pore),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'_','J2=',num2str(J2),'.xls');
xls_name2=strcat('grainsize_Ln=',num2str(Ln-2),'_','Q=',num2str(Q),'_','Vpore=',num2str(V_pore),'_','T=',num2str(T),'_','J1=',num2str(J1),'_','J2=',num2str(J2),'.mat');
end
xlswrite(xls_name1,stastics_data);
save(xls_name2,'stastics_grainsize');

复制代码

messenger · 发表于 2010-1-4 17:54:38

很好。为了查看方便，我将代码贴出来了，这样便於大家讨论。

nostalgica · 发表于 2010-1-15 10:26:42

晶粒生长是不是受限的晶体生长，有什么规律？

scott198510 · 发表于 2010-4-20 21:33:26

本帖最后由 scott198510 于 2010-4-20 21:37 编辑

3# nostalgica
这是我用元胞自动机编写的一个程序的效果图，
我想问问楼组，你用的Monte Carlo模拟晶粒生长的的程序运行不了，提示错误啊，楼组，我想和你交流交流啊我的QQ：307874142

scott198510 · 发表于 2010-4-20 21:36:37

4# scott198510

再附上一个我的二值图吧

175560991 · 发表于 2010-5-7 18:54:39

把你的程序也附上行不？

175560991 · 发表于 2010-5-7 19:33:59

2 1# luners
代码不全。V_pore是什么？

scott198510 · 发表于 2010-5-7 20:41:41

1# luners

楼组，想和你交流交流

icystone_2003 · 发表于 2010-5-10 10:52:05

同七楼问：V_pore代表的是什么

zkqzwlcsy · 发表于 2010-9-8 15:10:44

楼组，程序代码是什么语言呀？？多谢！

starbinbin_csu · 发表于 2010-9-12 23:10:50

楼主是搞什么专业的啊？我是材料专业的，有空可以交流一下~~
邮箱：ou.yang.bin.csu@gmail.com

songyi0591 · 发表于 2010-11-16 15:53:35

楼主怎么不出来回答问题啊

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