金属粉末粒径分布对致密度影响研究
发布时间：2021-07-14 14:47
金属粉末的粒径分布不同,其压制行为就会不一致,从而导致压坯致密度等压制性能不同,而致密度又是粉末冶金制品的关键性能。针对金属粉末原料粒径分布标准不严,压制品致密度提升受限的现状,本文旨在研究金属粉末粒径分布对压坯致密度的影响规律,来促进粉末冶金制品性能的提升。采用了离散元软件PFC进行三维颗粒压制数值模拟,以及压制实验等研究方法对铁粉致密化规律进行了研究,提出了粉末配制的粒径分布标准修订建议,提升了致密度,得到以下结论。（1）使用PFC软件建立了三维颗粒压制模型,通过对比实验的力学响应对模型材料参数进行了标定,继而使用该微观材料参数建立了不同粒径分布的模型,得到压制中应力-应变规律,即应力增速从缓到急;当轴向应力相同时,单一粒径粉末的轴向应变小于混合粉末;径向应力和轴向应力的变化趋势相同,但径向应力总比轴向应力的值要小;进一步求得侧压系数与泊松比,发现粉末粒径分布对其影响较小,而且两者在压制初期较低,即压制主要方向为轴向,当压制在轴向与径向基本持平阶段时,径向应力与轴向应力呈线性关系。（2）粉末颗粒速度传播规律与力链生成情况一致,同一水平靠近压坯中心处先受到扰动生成力链;靠近模壁的颗粒...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末冶金产品Fig.1.1Powdermetallurgyproducts
宁波大学硕士专业学位论文-11-（1）粉末颗粒的基本形状都为圆形（二维情况下）或者球形（三维情况下）；（2）粉末颗粒视为刚体，既不可以发生变形，也不会出现破坏，通过颗粒间的重叠替代颗粒的变形；（3）粉末颗粒间的接触定义为软接触，即刚性颗粒间允许出现重叠，但重叠量远小于颗粒的粒径。2.2.2控制方程PFC软件的运行原理是基于两组控制方程，一组是运动方程（牛顿运动方程），另一组是接触力方程（力和位移或位移增量的关系）。在PFC中由接触模型来定义对象互相作用时的力和位移关系，是影响数值宏观力学性质的重要因素之一，球形颗粒接触理论严密，但是求解过程却相当繁琐，因此在不产生显著误差的情况下，有必要进行简化处理。本文采用的是线性接触模型（linearmodel），如图2.1所示，把颗粒间的法向力视为弹簧和阻尼器，切向力视为弹簧、阻尼器和滑动器[63]。图2.1线性模型Fig.2.1Behaviorandrheologicalcomponentsofthelinearmodel由式（2.1）和式（2.2）可知两个单元之间接触力cF是由线性力lF和阻尼力dF组成的，接触力矩cM恒等于0。ldcFFF（2.1）0cM（2.2）
宁波大学硕士专业学位论文-13-000,0,01,0,0sssssssggggggg（2.9）scrggg（2.10）等效惯性质量cm由式（2.11）求得，其中(1)m和(2)m分别表示接触的两个单元的质量，根据判断接触是位于球和球单元之间（ball-ball）还是球和墙（ball-facet）之间来选择计算。(1)(2)(1)(2)(1),ball-ball,ball-facetcmmmmmm（2.11）在赋予模型参数的时候有种便捷的Method方法，通过设定模型的等效弹性模量E和法向切向刚度比k*，软件会根据式（2.12）和式（2.13）求解。nk=AEL（2.12）snk=kk（2.13）图2.2接触中单元关系Fig.2.2Relationshipofthecontactunit
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属粉末冲击压制过程中冲模质量及颗粒模型的优化分析[J]. 林立,刘军,周纯,胡海烽. 粉末冶金技术. 2018(03)
[2]双轴压缩下颗粒物质接触力与力链特性研究[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 应用力学学报. 2018(03)
[3]粉末高速压制成形件密度影响因素分析[J]. 于世伟,周剑,张炜,张雪洁,刘焜. 中国机械工程. 2018(09)
[4]基于颗粒物质力学的粉末高速压制过程中应力传递分布分析[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 应用力学学报. 2018(01)
[5]离散元法金属粉末高速压制过程中力链特性量化研究[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 机械工程学报. 2018(10)
[6]粉末冶金发展状况[J]. 陈梦婷,石建军,陈国平. 粉末冶金工业. 2017(04)
[7]粉末冶金装粉过程的粉末流动数值模拟[J]. 江帆,肖纳,岳鹏飞,黄春曼. 宁夏大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]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)
[9]2014年全球粉末冶金产业发展概况[J]. 韩凤麟. 粉末冶金工业. 2014(06)
[10]粉末粒度分布对烧结钕铁硼微观结构形成的影响[J]. 杨志超. 山西冶金. 2014(05)
博士论文
[1]金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D]. 王德广.合肥工业大学 2010
硕士论文
[1]基于离散元法的铁粉模压成形数值仿真研究[D]. 王文涛.中北大学 2014
[2]铁基粉末高速压制的数值模拟分析[D]. 李达.合肥工业大学 2014
[3]粉末材料压制过程中阻塞现象研究[D]. 王飞.合肥工业大学 2014
[4]粉末粒度与制备工艺对烧结钕铁硼性能的影响[D]. 朱鹏程.南京理工大学 2012
本文编号：3284347
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉末冶金产品Fig.1.1Powdermetallurgyproducts
宁波大学硕士专业学位论文-11-（1）粉末颗粒的基本形状都为圆形（二维情况下）或者球形（三维情况下）；（2）粉末颗粒视为刚体，既不可以发生变形，也不会出现破坏，通过颗粒间的重叠替代颗粒的变形；（3）粉末颗粒间的接触定义为软接触，即刚性颗粒间允许出现重叠，但重叠量远小于颗粒的粒径。2.2.2控制方程PFC软件的运行原理是基于两组控制方程，一组是运动方程（牛顿运动方程），另一组是接触力方程（力和位移或位移增量的关系）。在PFC中由接触模型来定义对象互相作用时的力和位移关系，是影响数值宏观力学性质的重要因素之一，球形颗粒接触理论严密，但是求解过程却相当繁琐，因此在不产生显著误差的情况下，有必要进行简化处理。本文采用的是线性接触模型（linearmodel），如图2.1所示，把颗粒间的法向力视为弹簧和阻尼器，切向力视为弹簧、阻尼器和滑动器[63]。图2.1线性模型Fig.2.1Behaviorandrheologicalcomponentsofthelinearmodel由式（2.1）和式（2.2）可知两个单元之间接触力cF是由线性力lF和阻尼力dF组成的，接触力矩cM恒等于0。ldcFFF（2.1）0cM（2.2）
宁波大学硕士专业学位论文-13-000,0,01,0,0sssssssggggggg（2.9）scrggg（2.10）等效惯性质量cm由式（2.11）求得，其中(1)m和(2)m分别表示接触的两个单元的质量，根据判断接触是位于球和球单元之间（ball-ball）还是球和墙（ball-facet）之间来选择计算。(1)(2)(1)(2)(1),ball-ball,ball-facetcmmmmmm（2.11）在赋予模型参数的时候有种便捷的Method方法，通过设定模型的等效弹性模量E和法向切向刚度比k*，软件会根据式（2.12）和式（2.13）求解。nk=AEL（2.12）snk=kk（2.13）图2.2接触中单元关系Fig.2.2Relationshipofthecontactunit
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属粉末冲击压制过程中冲模质量及颗粒模型的优化分析[J]. 林立,刘军,周纯,胡海烽. 粉末冶金技术. 2018(03)
[2]双轴压缩下颗粒物质接触力与力链特性研究[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 应用力学学报. 2018(03)
[3]粉末高速压制成形件密度影响因素分析[J]. 于世伟,周剑,张炜,张雪洁,刘焜. 中国机械工程. 2018(09)
[4]基于颗粒物质力学的粉末高速压制过程中应力传递分布分析[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 应用力学学报. 2018(01)
[5]离散元法金属粉末高速压制过程中力链特性量化研究[J]. 张炜,周剑,于世伟,张雪洁,刘焜. 机械工程学报. 2018(10)
[6]粉末冶金发展状况[J]. 陈梦婷,石建军,陈国平. 粉末冶金工业. 2017(04)
[7]粉末冶金装粉过程的粉末流动数值模拟[J]. 江帆,肖纳,岳鹏飞,黄春曼. 宁夏大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]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)
[9]2014年全球粉末冶金产业发展概况[J]. 韩凤麟. 粉末冶金工业. 2014(06)
[10]粉末粒度分布对烧结钕铁硼微观结构形成的影响[J]. 杨志超. 山西冶金. 2014(05)
博士论文
[1]金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D]. 王德广.合肥工业大学 2010
硕士论文
[1]基于离散元法的铁粉模压成形数值仿真研究[D]. 王文涛.中北大学 2014
[2]铁基粉末高速压制的数值模拟分析[D]. 李达.合肥工业大学 2014
[3]粉末材料压制过程中阻塞现象研究[D]. 王飞.合肥工业大学 2014
[4]粉末粒度与制备工艺对烧结钕铁硼性能的影响[D]. 朱鹏程.南京理工大学 2012
本文编号：3284347
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