Симуляция формирования структуры при кристаллизации материала

Кристаллизацией называется процесс образования кристаллов при изменении агрегатного состояния металлов (сплавов) из жидкого в твердое — это первичная кристаллизация, в течение которой формируется кристаллическая решетка.

На рисунке изображены последовательные этапы зарождения первичных центров кристаллизации в условиях переохлаждения жидкого сплава и дальнейшего роста зародышей кристаллов за счет процессов диффузии атомов жидкой фазы, наслаивающихся на уже имеющуюся твердую фазу. Рост граней кристаллов идет послойно до момента их соприкосновения, в результате чего нарушается правильная форма кристаллов. По окончании процесса кристаллизации образуется структура 5 сплава в виде зерен — кристаллов с неправильной геометрической формой, называемых кристаллитами.

Пример кода на JavaScript:

---

// Создаем массив для хранения кругов
let circles = [];

function setup() {
createCanvas(400, 400);
}

function draw() {
background(220);

  // Отображаем все круги из массива
for(let i = 0; i < circles.length; i++) {
// Увеличиваем диаметр круга на каждом кадре
circles[i].diameter += 1;

// Проверяем, не пересекается ли круг с другими кругами
for(let j = 0; j < circles.length; j++) {
  if(i != j) {
    let distance = dist(circles[i].x, circles[i].y, circles[j].x, circles[j].y);
    let radiusSum = (circles[i].diameter + circles[j].diameter) / 2;
    if(distance - 2 < radiusSum) {
      // Если круги пересекаются, останавливаем их рост
      circles[i].diameter -= 1;
    }
  }
}

// Проверяем, не выходит ли круг за границы холста
if(circles[i].x - circles[i].diameter/2 < 0 || circles[i].x + circles[i].diameter/2 > width ||
  circles[i].y - circles[i].diameter/2 < 0 || circles[i].y + circles[i].diameter/2 > height) {
  // Если круг выходит за границы, останавливаем его рост
  circles[i].diameter -= 1;
}

// Отображаем круг
circles[i].display();
}
}

function mousePressed() {
// Создаем новый круг при щелчке мыши, если он не пересекается
// с другими кругами и не выходит за границы холста
let validCircle = true;
let newCircle = new Circle(mouseX, mouseY);
for(let i = 0; i < circles.length; i++) {
let distance = dist(circles[i].x, circles[i].y, newCircle.x, newCircle.y);
let radiusSum = (circles[i].diameter + newCircle.diameter) / 2;
if(distance - 2 < radiusSum) {
  validCircle = false;
  break;
}
}
if(newCircle.x - newCircle.diameter/2 < 0 || newCircle.x + newCircle.diameter/2 > width ||
newCircle.y - newCircle.diameter/2 < 0 || newCircle.y + newCircle.diameter/2 > height) {
validCircle = false;
}

if(validCircle) {
circles.push(newCircle);
}
}

class Circle {
constructor(x, y) {
this.x = x;
this.y = y;
this.diameter = 10;
}

display() {
ellipseMode(CENTER);
noFill();
stroke(0);
ellipse(this.x, this.y, this.diameter, this.diameter);
}
}

---

Результат: