開(kāi)題報(bào)告ppt-壓敏陶瓷材料壓制工藝的離散元模擬及實(shí)驗(yàn)研究

1、壓敏陶瓷材料壓制工藝的離散元模擬及實(shí)驗(yàn)研究,研 究 背 景,國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究?jī)?nèi)容和目標(biāo),進(jìn)展情況和存在的問(wèn)題,進(jìn) 度 安 排,參 考 文 獻(xiàn),,,,現(xiàn)代陶瓷,結(jié)構(gòu)陶瓷,現(xiàn)代功能陶瓷,,,,,現(xiàn)代功能陶瓷：利用材料的電、磁、聲、光、熱、化學(xué) 性能與力學(xué)性能及其耦合效應(yīng),實(shí)現(xiàn)某種 使用功能的精細(xì)陶瓷,壓電陶瓷片,超聲換能器,壓敏電

2、阻器,,,,,,,現(xiàn)代功能陶瓷,優(yōu)良的機(jī)械性能、物力性能、化學(xué)性能,自動(dòng)控制,儀器、儀表,電子、通訊,能源、交通,冶金、化工,精密機(jī)械,現(xiàn)代功能陶瓷的傳統(tǒng)制備工藝過(guò)程：配料→球磨→干燥→過(guò)篩 → 壓制成型 →排膠→燒結(jié)→披電極→燒銀,壓制成型工藝的好壞直接影響成型后陶瓷的品質(zhì),功能陶瓷低電壓電磁單雙向壓制的比較研究,壓制方式對(duì)鋯鈦酸鉛壓電陶瓷密度及性能影響的研究,PZT陶瓷粉末低電壓電磁壓制實(shí)驗(yàn)研究,,,,,,,,,

3、,,,,,,,孟正華 等,劉 鵬 等,黃尚宇 等,不同壓力下進(jìn)行干壓結(jié)合等靜壓對(duì)陶瓷力學(xué)性能的影響,,,,,,陸有軍 等,國(guó)內(nèi)壓制工藝研究現(xiàn)狀,成型壓力對(duì)鈦酸鉍陶瓷質(zhì)構(gòu)化影響的研究,,,,,,杜 鵬 等,,,,,,,D. Souriou,In?uence of the formulation of an alumina powder on compaction(HVC),,,,,Investigations into the mech

4、anical strength anisotropy of Sorbitol Instant compacts made by uniaxial compression,,F. Podczeck,,,,,Static and dynamic compaction of ceramic powders,,T.J. Vogler,國(guó)外壓制工藝研究現(xiàn)狀,,High-temperature-shock compactionof ceramic

5、s /silicide compositesproduced by combustion synthesis,,R. Tomoshige,,,,,,壓制力大小,壓制方式,樣品尺寸,壓制環(huán)境,壓制工藝,工藝條件的多樣性,計(jì)算機(jī)模擬,,壓制方法,有限元法塑性變形理論,,,,數(shù)值模擬方法研究壓制工藝,離散元法分子動(dòng)力學(xué)理論,有限元法研究壓制工藝國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,,離散元法研究壓制工藝國(guó)外研究現(xiàn)狀,,,,,,,,,,,,,,,,,,

6、離散元法的優(yōu)點(diǎn),單元間可以相對(duì)運(yùn)動(dòng),非連續(xù)介質(zhì),不需要滿足 變形協(xié)調(diào),連續(xù)介質(zhì),不需要滿足 位移連續(xù),適用尺度廣,1971,1979,1989,離散元法,本課題使用離散元法模擬壓敏陶瓷材料的壓制過(guò)程，探討壓制工藝條件對(duì)壓敏陶瓷材料的相關(guān)性能的影響。研究對(duì)象：ZnO、Bi2O3等壓敏陶瓷材料,參數(shù)的校驗(yàn)，模型的建立模擬微重力情況下壓敏陶瓷材料的壓制過(guò)程，探討重力對(duì)其性能的影響模擬不同壓制方式(單向、雙向壓制)下壓敏陶瓷材

7、料的壓制過(guò)程，研究壓制方式對(duì)其性能的影響研究壓力大小及樣品尺寸等對(duì)壓敏陶瓷材料成型過(guò)程的影響,研究?jī)?nèi)容和目標(biāo),進(jìn)展情況,參數(shù)的校驗(yàn)，模型的建立模擬了微重力情況下壓敏陶瓷材料的壓制過(guò)程，分析了重力對(duì)其性能的影響模擬了不同壓制方式(單向、雙向壓制)下壓敏陶瓷材料的壓制過(guò)程，研究了壓制方式對(duì)其性能的影響,進(jìn)展情況,已完成的期刊論文：鄒霞，李國(guó)榮，譚援強(qiáng)等.重力對(duì)功能陶瓷材料壓制過(guò)程影響的離散元模擬.無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào) (已收錄，

8、待刊)鄒霞，譚援強(qiáng)，李國(guó)榮等.混合陶瓷材料壓制過(guò)程重力影響的離散元模擬.硅酸鹽學(xué)報(bào) (外審中)鄒霞，譚援強(qiáng)，李國(guó)榮等.加壓方式對(duì)功能陶瓷材料性能影響的離散元模擬.無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào) (外審中),已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,模型的建立 選擇通過(guò)模壓模具軸線的二維對(duì)稱面做為離散元模型 單元接觸模型：線性接觸模型,c——阻尼系數(shù)k——?jiǎng)偠认禂?shù)f——摩擦系數(shù),已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,模型的建立,參數(shù)的校核,已完成模擬及實(shí)

9、驗(yàn)結(jié)果,,模壓,微觀,,cμknks,,堆積密度壓制密度孔隙率,宏觀,,沉降,,壓制,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究重力對(duì)功能陶瓷成型過(guò)程的影響,成型過(guò)程中模型示意圖,重力情況下,微重力情況下,,,,,,模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,,,成型后模型壓制方向上應(yīng)力分布,,,素坯樣品層裂圖,模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,,,,靠近上沖,靠近下沖,成型后模型內(nèi)大粒徑顆粒分布情況,素坯斷面SEM圖,已完

10、成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,素坯樣品氣孔率,重力情況下成型模型孔隙率,微重力情況下成型模型孔隙率,重力情況下沿壓制方向又下到上孔隙率逐漸變小，且梯度較大,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究加壓方式(單向、雙向加壓)對(duì)功能陶瓷成型過(guò)程的影響,兩種加壓方式下壓制過(guò)程中模型示意圖,單向加壓,雙向加壓,模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,兩種加壓方式下成型后模型壓制方向應(yīng)力分布,單向加壓時(shí)ZnO素坯樣品層裂圖,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,單向壓

11、制時(shí)素坯樣品氣孔率,雙向壓制時(shí)素坯樣品氣孔率,單向加壓方式下模型孔隙率,雙向加壓方式下模型孔隙率,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,,,,,,兩種加壓方式下樣品燒結(jié)后斷面SEM圖,單向加壓,雙向加壓,電性能測(cè)試,已完成模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,兩種加壓方式下ZnO壓敏陶瓷I-V特性,兩種加壓方式下ZnO壓敏陶瓷電學(xué)性能比較,α——非線性系數(shù)、IL——漏電流V1mA——壓敏電壓,存在的問(wèn)題和解決辦法,希望使用三維建模，但模型體系過(guò) 大會(huì)導(dǎo)致計(jì)算耗

12、時(shí)長(zhǎng) 利用相似性原理建立縮尺模型參考謝多夫（著），沈青（譯）.力學(xué)中的相似方法與量綱理論[M]. 科學(xué)出版社, 1982.,進(jìn)度安排,2009年7月-2009年9月 模型的建立及參數(shù)校驗(yàn) 2009年9月-2010年1月 微重力工藝壓制模擬及實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)期刊論文 2010年2月-2010年5月 壓制方式工藝模擬及實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)期刊論文 2010年6月-2010年10月

13、 壓制力和樣品尺寸工藝模擬及實(shí)驗(yàn) 2010年11月-2011年3月 畢業(yè)論文撰寫(xiě)2011年4月-2011年5月 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯,參考文獻(xiàn),[1]Haware Rahul V., Tho Ingunn, et a1. Application of multivariate methods to compression behavior evaluation of directly compressible

14、 materials [J]. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2009, 72(1).[2]孟正華,黃尚宇. 壓制方式對(duì)鋯鈦酸鉛壓電陶瓷密度及性能影響的研究[J]. 粉末冶金技術(shù),2008，26(1).[3]趙然,周靜,等. 成型工藝對(duì)xPMS2(1-x) PZN陶瓷性能的影響[J].四川大學(xué)學(xué) 報(bào),2005, 42(增刊2

15、).[4]董林峰，李從心. 金屬粉末成形過(guò)程的裂紋預(yù)測(cè)[J]．上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 35(1).[5]A. Balakrishnan, P. Pizette, et a1. Effect of particle size in aggregated and agglomerated ceramic powders [J]. Acta Materialia, 2010, 58(3).[6] T.

16、J. Vogler, M.Y. Lee , et a1. Static and dynamic compaction of ceramic powders [J]. International Journal of Solids and Structures 2007,44.,[7]Park H., Kim K.T. Consolidation behavior of SiC powder under cold c

17、ompaction [J]. Materials Science and Engineering, 2001, 299(1-2).[8]Sonnergaard J.M. Investigation of a new mathematical model for compression of pharmaceutical powders [J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences,2

18、001, 14(2).[9]Wu C.-Y., Hancock B.C., et al. Numerical and experimental investigation of capping mechanisms during pharmaceutical tablet compaction [J]. Powder Technology, 2008, 181(2).[10]Henderson R.J. ,

19、 Chandler H.W. , et a1. Finite element modeling of cold isostatic pressing [J]. Journal of European Ceramic Society,2000, 20(8).[11] R. Tomoshige , T. Goto., et al. High-temperature-shock compaction of

20、ceramics/silicide composites produced by combustion synthesis [J]. Journal of Materials Processing Technology,1999,85.,[12]Foo Y.Y., Sheng Y, et al. An Experimental and Numerical Study of the Compaction o

21、f Alumina Agglomerates [J]. International Journal of solids and Structures,2004,41(21).[13]Martin C.L. , Bouvard D. , et al. Study of particle rearrangement during powder compaction by the Discrete Elemen

22、t Method [J]. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2003, 51(4).[14]Olle Skrinjar, Per-Lennart Larsson. On discrete element modeling of compaction of powders with size ratio [J]. Computational Materia

23、ls Science,2004,31.[15]GÖran Frenning. An efficient finite/discrete element procedure for simulating compression of 3D particle assemblies [J] .Computer Methods in Applied Mechanics and Engin

24、eering,2008, 197(49-50).[16] D. Golchert, R. Moreno , et al. Effect of granule morphology on breakage behavior during compression [J]. Powder Technology,2004,143-144.,[17] D. Souriou, P. Goeuriot , et al. Infl

25、uence of the formulation of an alumina powder on compaction [J]. Powder Technology, 2009,190.[18]王次明，楊正方，馬紅霞，數(shù)值模擬在 陶瓷粉末壓制成型中的應(yīng)用 [J].人工晶體學(xué)報(bào) ，2007，36(2).[19]孫其誠(chéng)，王光謙.顆粒物質(zhì)力學(xué)導(dǎo)論，北京：科學(xué)出版社，2009:3-6.[20]李標(biāo)榮. 電

26、子陶瓷工藝原理. 武昌：華中工學(xué)院出版社，1986.[21]陳諾夫. 微重力環(huán)境材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)[J].自然雜志，2007,29(6).[22]宋金 華.陶瓷粉末材料壓制過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬[J].材料導(dǎo)報(bào)，1996.[23]Itasca Consulting Group Inc. PFC2D (particle flow code in 2-dimensions) Manual (Version 3.10).,感謝各位專家蒞