基于FEM-DEM的粉末成形過程多尺度模擬研究.pdf

1、為了對粉末成形過程進行精確的數(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程，分析了該過程中的宏觀尺度參數(shù)、細觀力鏈尺度參數(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該過程中各個參數(shù)的影響。在應用軟件方面，選擇了有限元軟件ANSYS/LS-DYNA和離散元軟件PFC2D，通過二次開發(fā)，實現(xiàn)了軟件之間數(shù)據(jù)的傳遞和循環(huán)計算。
　　模擬結果表明:在模壁與粉末顆粒相接觸的過渡區(qū)域，顆粒力鏈強度與模壁應力

2、大小相對應，應力在模壁與顆粒體系間過渡平滑;在粉末成形過程中，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;在粉末成形過程結束后，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，證明了該模擬結果的正確性;粉末成形過程可分為三個階段，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，細觀力鏈參數(shù)和顆?；坡试谛?/p>

3、范圍內平穩(wěn)波動;在第三階段中，顆粒發(fā)生塑性變形甚至破裂，細觀力鏈參數(shù)和顆?；坡实淖兓瘞缀醪淮嬖诓▌?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，而均在第三階段開始出現(xiàn)劇烈變化;在不同的階段中，壓制速度對粉末成形過程各參數(shù)的影響效果不同;顆粒平均半徑對粉末成形過程細觀力鏈參數(shù)的影響較小，顆粒彈性模量對模具與顆粒體系中的應力分布的影響較小，而顆粒界面摩擦系數(shù)對粉末成形過程結束后顆粒體系整體密度大小的影響較小。