基于FEM-DEM的粉末成形過(guò)程多尺度模擬研究.pdf

1、為了對(duì)粉末成形過(guò)程進(jìn)行精確的數(shù)值仿真研究，本文利用耦合有限元法和離散元法的多尺度方法模擬了粉末成形過(guò)程，分析了該過(guò)程中的宏觀尺度參數(shù)、細(xì)觀力鏈尺度參數(shù)和微觀顆粒尺度參數(shù)，并探究了壓制速度和粉末材料特性對(duì)該過(guò)程中各個(gè)參數(shù)的影響。在應(yīng)用軟件方面，選擇了有限元軟件ANSYS/LS-DYNA和離散元軟件PFC2D，通過(guò)二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了軟件之間數(shù)據(jù)的傳遞和循環(huán)計(jì)算。
　　模擬結(jié)果表明:在模壁與粉末顆粒相接觸的過(guò)渡區(qū)域，顆粒力鏈強(qiáng)度與模壁應(yīng)力

2、大小相對(duì)應(yīng)，應(yīng)力在模壁與顆粒體系間過(guò)渡平滑;在粉末成形過(guò)程中，宏觀摩擦系數(shù)μ不是恒定不變的常數(shù)，而隨壓制力的增大上下波動(dòng);在粉末成形過(guò)程結(jié)束后，模擬獲得的顆粒體系的密度分布與黃培云在《粉末冶金原理》中介紹的壓坯密度分布基本相符合，證明了該模擬結(jié)果的正確性;粉末成形過(guò)程可分為三個(gè)階段，在第一階段中，顆粒體系從松散堆積狀態(tài)變?yōu)榫o密接觸狀態(tài)，細(xì)觀力鏈參數(shù)和顆?；坡实淖兓容^大;在第二階段中，小粒徑顆粒填充孔隙，細(xì)觀力鏈參數(shù)和顆?；坡试谛?/p>

3、范圍內(nèi)平穩(wěn)波動(dòng);在第三階段中，顆粒發(fā)生塑性變形甚至破裂，細(xì)觀力鏈參數(shù)和顆?；坡实淖兓瘞缀醪淮嬖诓▌?dòng);除顆?；坡室酝獾钠渌⒂^顆粒參數(shù)，在第一和第二階段的變化程度均較弱，而均在第三階段開(kāi)始出現(xiàn)劇烈變化;在不同的階段中，壓制速度對(duì)粉末成形過(guò)程各參數(shù)的影響效果不同;顆粒平均半徑對(duì)粉末成形過(guò)程細(xì)觀力鏈參數(shù)的影響較小，顆粒彈性模量對(duì)模具與顆粒體系中的應(yīng)力分布的影響較小，而顆粒界面摩擦系數(shù)對(duì)粉末成形過(guò)程結(jié)束后顆粒體系整體密度大小的影響較小。