[发明专利]一种基于蒙特卡洛模拟碳/碳复合材料织构的方法

摘要

本发明公开了基于蒙特卡洛模拟碳/碳复合材料织构的方法，包括：热解碳基体沉积化学动力学建模；热解碳沉积过程的Monte Carlo建模；编写模拟热解碳沉积过程的C++程序；把程序设定为20000 MCS，1MCS=50*50次循环。对模拟结果进行作图。本发明成功利用了蒙特卡洛模拟随机性的特点，对CVI过程中热解碳在基体表面的沉积过程进行模拟，真实的反应了CVI工艺参数对于整个反应过程的影响，对工业生产有较好的技术指导意义。

主权项

在一种基于蒙特卡洛模拟碳/碳复合材料织构的方法，其特征在于包括以下步骤：A．  热解碳沉积化学动力学建模：CVI 过程中热解碳基体生长是一个由非均相反应控制的生长过程，涉及7中组分和9个反应，包含小分子芳香烃类C₆和小分子线性烃类C₂两种主要的气相组分，其中，C₆记为P，C₂记为F；按照L‑H理论将沉积成碳的过程分为组分吸附、表面组分脱附和表面脱氢反应这三个过程，基于P‑F模型将MT和HT热解碳作为碳的两种亚稳相，以气相中的两种主要组分线性小分子烃C₂和小分子芳香烃C₆作为热解碳沉积的前驱体，假设基体表面单分子沉积形成MT热解炭和表面双分子反应形成HT热解炭的过程，建立热解碳沉积的化学动力学模型；B．   热解碳MC算法：热解碳沉积的化学动力学模型中，热解碳基体的表面用一个由六边形格子组成的50*50的二维平面表示，线性小分子C₂的吸附、脱附和沉积反应发生在相邻的两个格点上，大分子芳香烃C₆的吸附、脱附和沉积反应发生在能形成六元环的格点上，表面双分子反应发生在一个C₆吸附位和与之相邻的一个C₂吸附位上，事件i发生的概率P_i是第i个反应的反应速率占所有反应速率总和的比例；相关的反应概率为：其中P_i为第i个反应发生的概率；C．   编写C++程序，根据输入不同的气相组分配比，即线性小分子C₂的浓度a和小分子芳香烃C₆的浓度b，计算在一次MCS内各个反应进行的反应数，并由此作出各个反应数随MCS增加而变化的图形，步长设定为20000MCS。