| 题名 | 粉末冶金过程的计算机仿真 |
| 作者 | 蒋煜 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李旭东 |
| 关键词 | Python二次开发 随机分布 Abaqus 微观力学方法 粉末压制 放电等离子烧结 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 粉末冶金是以金属粉末或者混合粉末(金属粉末与非金属粉末混合而成)为原料,经成形和烧结制备各种类型材料和制品的工艺过程。压制成形是粉末冶金生产的一个重要环节。传统的压制成形工艺设计主要采用“经验性的试错法”,该方法设计周期长、成本高,所以将计算机仿真技术引入粉末压制成形过程是必然的趋势。本文主要针对粉末的压制成型过程进行计算机仿真。作为补充,对放电等离子烧结(SPS)过程也进行简单的模拟。总结了现阶段粉末成形建模的两种途径,并针对各途径涉及到的力学模型和相关理论做了详细介绍。在综述粉末成形建模各途径国内外研究现状的基础上,分析了粉末成形数值模拟计算的难点。确定了本文采用的建模途径为基于密集堆积球形颗粒的微观力学方法。综述了当前主流模拟软件(Abaqus、MSC.Marc、ANSYS、DEFORM)在粉末成形领域的应用。通过对4种模拟软件进行综合比对,优选出了适合本研究的模拟软件为Abaqus。鉴于Abaqus软件给用户提供了Abaqus脚本接口。本研究提出了密集堆积球形颗粒模型的生成原理,并编写了Python脚本,实现了随机分布的三维密集堆积球形颗粒模型的建立。利用有限元分析软件Abaqus在细观尺度上对粉末的压制成型过程进行了模拟,研究了随机分布的三维密集球堆积松散粉末颗粒的堆积行为,并探讨了摩擦系数、压制方式(单向压制、双冲头双向压制)对粉末堆积行为和压胚密度的影响规律。模拟结果表明:粉末材料堆积过程的实质是减少孔隙,提高密度的过程。粉末堆积过程主要分为两个阶段:(1)粉末颗粒发生位移和弹性变形;(2)粉末颗粒由于挤压发生塑性变形。并且采用双向压制方式和较小的摩擦系数有利于压胚密度的均匀性。此结论对粉末压制成形理论的研究具有一定的指导意义。放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)是近几年发展起来的一种新型快速烧结技术,具有热压烧结、热等静压烧结等无法比拟的优点。从仿真角度来讲,SPS模拟同时涉及温度场、电场、位移场,模拟过程十分复杂。作为补充,本文利用有限元分析软件Abaqus6.14版本建立了同时具有电场、温度场、位移场的多场耦合模型,针对烧结系统核心部位进行了SPS模拟,并对比了导电粉末和不导电粉末的放电等离子烧结过程。模拟结果表明:(1)烧结终态时刻最高温度位于压头与模具相接触的部位,最低温度位于上电极的上表面和下电极的下表面,其余部位温度介于二者之间;(2)导电粉末材料比不导电粉末材料的升温速率快,但不导电粉末材料比导电粉末材料温度分布更加均匀。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94984]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 蒋煜. 粉末冶金过程的计算机仿真[D]. 2019. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论