基于三维离散单元法的金属粉末在冲击加载条件下的动态力学响应研究
发布时间：2021-06-07 08:24
金属粉末在冲击加载的条件下,会出许多不同与传统压制的特殊现象,其成形机理也就变得大为不同,为研究金属粉末在冲击加载条件下的成形过程;颗粒体系的动态响应过程以及金属粉末的致密化机理。本文基于离散元原理尝试利用PFC3D软件对金属粉末,冲击加载的三维数值模型,最大程度上接近工程应用的实际情况,分析在三维情况下颗粒的运动、扰动的传播等情况,并对模型在单次加载过程中,颗粒体系中力链立体网络的形成过程;三维力链网络的内部结构;以及单颗颗粒的受力情况进行研究分析。（1）根据颗粒物质力学理论,对比了两颗粒接触的基础接触力理论（既Hertz接触理论和Mindlin-Deresiewicz接触理论）和颗粒离散单元法的软球数值模拟模型的优缺点和适用范围,确定使用软球模型进行数值模拟。该模型不仅可以计算粉末颗粒之间存在的切向力和法向力,并且还可以模拟出颗粒之间发生相对转动。（2）使用PFC3D软件建立金属粉末高速压制的三维模型。在宽为10mm高5mm的圆柱形空间,建立直径为0.15mm的13845个圆形颗粒,压板以10 sm/的速度沿Z轴向下运动。模拟出的透射波波形符合金属粉末冲击加载条件下,透射波波形所具...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末冶金的部分主要产品Fig.1.1Somemainproductsofpowdermetallurgy
之一ǐ1-冲模；2-上模；3-粉末；4-底座；5-阴模图1.2 高速压制的基本结构1-Hammer；2-Piston；3-Powder；4-Based；5-Former blockFig.1.2 Basic structure of HVC1.3.2 爆炸压制技术爆炸压制技术也称冲击波压制技术[25-27]，是以爆炸物爆炸产生的能量以冲击波的形式施加于粉末，使粉末处在高温高压环境下，瞬间完成成形的一种材料加工合成技术，如图 1.3ǐ该技术始于 20 世纪 50 年代末，最初被用于生产航天和核能领域 具有高密度要求的粉末冶金零件ǐ爆炸成形具有瞬态高温高压及快速冷却的特点ǐ该技术可用于生产很多传统压制技术无法生产的零件，如利用金属陶瓷材料和低延展性的复合材料等压制生产耐高温的复合材料ǐ该技术的缺点也十分的明显：由于是利用炸药提供能量，因此具有一定的危险性ǐ另外该加工技术的操控性也较差，无法实现自动化，很难应用到大规模的工业生产当中
宁波大学硕士学位论文—5—图1.3 爆炸成形的基本结构Fig. 1.3 Basic structure of explosive forming1.3.3 电磁压制技术电磁压制成形技术是一种脉冲高速成形技术[28-31]，它依靠脉冲磁场来对高导电材料施加力从而实现管状或平板加工ǐ按照冲击加载方向的不同可将电磁压制技术分为轴向和径向两种ǐ电磁轴向压制原理[32]与径向压制原理相似，不同之处在于线圈缠绕方式为螺旋平板状，通入脉冲电流后会产生径向磁场，经锥形放大器整合并放大后，将电磁力传递给粉末颗粒实现压制，如图 1.4ǐ图 1.4 平板线圈电磁压制示意图[33]Fig.1
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
[2]基于联合有限元-离散元的混凝土重力坝破坏三维仿真模拟[J]. 申振东,许栋,白玉川,及春宁,Ante Munjiza. 计算力学学报. 2017(01)
[3]ABAQUS模拟粉末冲击压制冲模质量数值优化[J]. 胡海烽,刘军. 机械科学与技术. 2016(10)
[4]三维离散元大尺度模拟中变粒径方法的优化及其应用[J]. 邓益兵,杨彦骋,史旦达,刘文白. 岩土工程学报. 2017(01)
[5]基于三维离散元堆积碎石土细-宏观力学参数相关性研究[J]. 马石城,胡军霞,马一跃,董辉. 计算力学学报. 2016(01)
[6]基于Johnson-Cook模型对金属粉末高速压制温升影响因素的研究[J]. 马斌斌,刘军,胡仙平. 热加工工艺. 2016(01)
[7]基于DEM的金属颗粒间接触力的影响因素[J]. 胡仙平,刘军,马斌斌. 机械设计与研究. 2015(05)
[8]基于有限元仿真分析高速压实粉末时模壁摩擦因数对压制效果的影响[J]. 吴斌,刘军,杨勇. 粉末冶金技术. 2014(06)
[9]基于不规则颗粒离散元的土石混合体大三轴数值模拟[J]. 金磊,曾亚武,李欢,李晶晶. 岩土工程学报. 2015(05)
[10]碎石土地基动力夯实的颗粒流离散元数值分析[J]. 马宗源,徐清清,党发宁. 工程力学. 2013(S1)
本文编号：3216234
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末冶金的部分主要产品Fig.1.1Somemainproductsofpowdermetallurgy
之一ǐ1-冲模；2-上模；3-粉末；4-底座；5-阴模图1.2 高速压制的基本结构1-Hammer；2-Piston；3-Powder；4-Based；5-Former blockFig.1.2 Basic structure of HVC1.3.2 爆炸压制技术爆炸压制技术也称冲击波压制技术[25-27]，是以爆炸物爆炸产生的能量以冲击波的形式施加于粉末，使粉末处在高温高压环境下，瞬间完成成形的一种材料加工合成技术，如图 1.3ǐ该技术始于 20 世纪 50 年代末，最初被用于生产航天和核能领域 具有高密度要求的粉末冶金零件ǐ爆炸成形具有瞬态高温高压及快速冷却的特点ǐ该技术可用于生产很多传统压制技术无法生产的零件，如利用金属陶瓷材料和低延展性的复合材料等压制生产耐高温的复合材料ǐ该技术的缺点也十分的明显：由于是利用炸药提供能量，因此具有一定的危险性ǐ另外该加工技术的操控性也较差，无法实现自动化，很难应用到大规模的工业生产当中
宁波大学硕士学位论文—5—图1.3 爆炸成形的基本结构Fig. 1.3 Basic structure of explosive forming1.3.3 电磁压制技术电磁压制成形技术是一种脉冲高速成形技术[28-31]，它依靠脉冲磁场来对高导电材料施加力从而实现管状或平板加工ǐ按照冲击加载方向的不同可将电磁压制技术分为轴向和径向两种ǐ电磁轴向压制原理[32]与径向压制原理相似，不同之处在于线圈缠绕方式为螺旋平板状，通入脉冲电流后会产生径向磁场，经锥形放大器整合并放大后，将电磁力传递给粉末颗粒实现压制，如图 1.4ǐ图 1.4 平板线圈电磁压制示意图[33]Fig.1
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚体碰撞的Hertz接触力模型比较分析[J]. 黄剑锋,余涛,陈江义. 机械设计与制造. 2017(08)
[2]基于联合有限元-离散元的混凝土重力坝破坏三维仿真模拟[J]. 申振东,许栋,白玉川,及春宁,Ante Munjiza. 计算力学学报. 2017(01)
[3]ABAQUS模拟粉末冲击压制冲模质量数值优化[J]. 胡海烽,刘军. 机械科学与技术. 2016(10)
[4]三维离散元大尺度模拟中变粒径方法的优化及其应用[J]. 邓益兵,杨彦骋,史旦达,刘文白. 岩土工程学报. 2017(01)
[5]基于三维离散元堆积碎石土细-宏观力学参数相关性研究[J]. 马石城,胡军霞,马一跃,董辉. 计算力学学报. 2016(01)
[6]基于Johnson-Cook模型对金属粉末高速压制温升影响因素的研究[J]. 马斌斌,刘军,胡仙平. 热加工工艺. 2016(01)
[7]基于DEM的金属颗粒间接触力的影响因素[J]. 胡仙平,刘军,马斌斌. 机械设计与研究. 2015(05)
[8]基于有限元仿真分析高速压实粉末时模壁摩擦因数对压制效果的影响[J]. 吴斌,刘军,杨勇. 粉末冶金技术. 2014(06)
[9]基于不规则颗粒离散元的土石混合体大三轴数值模拟[J]. 金磊,曾亚武,李欢,李晶晶. 岩土工程学报. 2015(05)
[10]碎石土地基动力夯实的颗粒流离散元数值分析[J]. 马宗源,徐清清,党发宁. 工程力学. 2013(S1)
本文编号：3216234
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