为研究轴向振动冷挤压工艺中成形件组织演化规律,采用元胞自动机方法模拟了轴向冷挤内花键成形过程中毛坯的微观组织演化过程。发现施加辅助振动的冷挤工艺加工出来的内花键平均晶粒尺寸明显小于无辅助振动时的平均晶粒尺寸。通过正交试验,分析了振动频率、振动幅值和挤压速度对成形件微观组织的影响规律。方差分析的结果表明,振动幅值对齿根部位晶粒平均尺寸影响最显著,而对节圆与齿顶部位晶粒尺寸影响最显著的分别是振动频率和挤压速度;振动频率对成形件齿根和节圆部位的平均晶粒均匀度影响最显著,挤压速度对齿顶的晶粒均匀度影响最显著。对辅助振动参数影响晶粒细化的机理进行了总结。

对于含激波等大密度脉动结构气动光学流场,沿着直线路径对折射率积分会带来较大的光程误差.因此,数值求解光线方程进行光线追迹是必要的.与数值求解光线方程不同,元胞自动机(cellular automata,CA)通过给定光线位置和方向变换规则来模拟光线在介质中传输路径.本文基于已有的实验测量、数值仿真所获得的高超声速流场密度场数据,分别采用数值求解光线方程法和CA光线追迹算法进行光线追迹,进而得到光线出射流场后的光程差.结果表明,CA算法对于二维气动光学流场中光线追迹的适用性,且较数值求解光线方程方法具有更高的效率.

基于局部作用原理,借用有限元离散和插值技术,引入元胞自动机的演化思路,得到一种新的力学计算方法--元胞单元法.它将结构的整体求解变成局域分析,通过力的局域间的不平衡传递达到最终的整体平衡.它对计算机容量要求低,可形成一种高度并行的算法,可望在大型结构和纳米力学的大规模模拟方面得到应用.为探讨其适用性,将其用于三维实体问题分析,给出了元胞模型和计算步骤,进行了数值试验,给出了计算结果.

以CR340差厚板退火过程为研究对象,采用实验和模拟方法对其组织演变进行对比分析。结果表明,运用MATLAB软件开发的模拟再结晶退火CA程序可以用来模拟差厚板退火过程,并验证了该模型的可靠性。

为了研究股票价格在宏观上的变化趋势以及产生这些变化的主要因素。提出了一种新的基于元胞自动机的模型分析股票价格宏观变化，构建了新的股票价格变化规则以及新的股票交易量的变化模型，假设了两大类影响股票价格宏观变化趋势的因素，同时也细化了股票交易量的函数。模拟了当影响因素都利好，影响因素都利空以及影响因素利好利空交替出现的情况下，股票价格在宏观上的变化情况。仿真结果在一定程度上模拟了股票价格的宏观变化情况和股票价格变化的波动聚集性，说明了假设的两大类因素的合理性以及演化模型的正确性。

建立了所有规则下的初等元胞自动机的可视化模型及界面，设计了用于判断初等元胞自动机稳定性的应用程序，并可直接计算得到演化类型及周期。在此基础上，模拟得到了不同元胞数m，随机产生的不同的初始状态，不同规则数R以及各种边界条件下初等元胞自动机的演化结果，并分析了以上因素对稳定性的影响。结果表明：元胞数m，初始状态，规则数R以及边界条件，均对初等元胞自动机的演化类型，演化周期产生较大影响。充分反映了元胞自动机的复杂性。模型从模拟的角度出发，为元胞自动机的复杂性研究提供了一个简单的、可视的计算机仿真工具，并可为复杂的理论推导提供参考或验证。

根据切屑上向卷曲的机理及其折断理论推导出等效槽形宽度的计算式计算出切削中碳钢的三维复杂槽形等效槽形的宽度。在此基础上建立了可转位车刀片三维复杂槽形典型剖面的槽形曲线元胞自动机模型提出了元胞演化规则实现槽形曲线的动态演化和槽形曲线的设计为三维复杂槽形曲面的设计奠定了基础。

针对5B70铝合金密封舱体加强筋的微观组织演变问题,基于元胞自动机理论,引入拓扑算法,建立晶粒形核、长大和再结晶模型,研究了单道次微铸锻工序中加强筋的微观组织演变过程,分析了应变量对动态再结晶与静态再结晶晶粒尺寸及体积分数的影响。结果表明:最佳微锻应变量为0.3;在微锻过程中由于塑性变形温度过低,动态再结晶体积分数最大仅为35%,在下一道次的微铸阶段,该组织发生完全静态再结晶,晶粒均匀细小,约为30μm。

针对柔性作业车间调度问题的特点,采用基于工序和基于机器分配的两部分编码方式,在交叉变异时对两部分基因串分别进行操作。与其它优化算法的结果进行对比分析,利用该算法求解经典柔性作业车间调度问题具有有效性。

应用元胞自动机模型对城市道路交通流进行模拟,其中主要对一维、二维、及方形区域道路工况进行实现。制定交通规则分析不同初始条件和边界条件对所研究道路内车流的影响规律。结果表明:虽然在不同工况下,交通流的运动状态不同,但边界条件对车流密度的影响比初始条件影响大,时间越长,相差越明显,且当足够时间后,车流密度在边界条件附近波动;在同向双车道情况下,出现局部车流密度显著增大,在边界条件较大时会出现交通波现象,继续增大则出现长时间堵塞现象,得出了与实际情况相吻合的结论。