煤粉压制成形过程的有限元数值模拟与实验研究

发布时间：2020-06-13 09:06

【摘要】：在粉末成形工艺中粉末压制成形是其最关键的工序之一。研究粉末成形理论的主要任务是对各种粉末的成形规律进行分析,针对各种粉末摸索其适合的成形方法。本文通过模压成形实验并结合有限元软件MSC.Marc,基于金属塑性力学方法中的Shima-Oyane粉末屈服准则模型,利用模压成形工艺进行煤粉的压制成形研究。首先,在煤粉模压成形理论与工艺研究中,分析普通模压法范畴粉末压制方程理论的理论依据、主要特点、适用范围,以及压制理论中压坯密度与各种工艺参数之间关系这一核心问题。对修正的Shima-Oyane屈服准则模型中?控制的参数b和?控制的参数q进行研究,完成Shima-Oyane屈服准则模型对煤粉模压成形有限元数值模拟准确形式的设定。然后,进行粉末模压成形仿真模型研究。建立煤粉模压成形仿真模型中的几何模型。选择适合煤粉模压成形的泊松比、弹性模量从而确定煤粉材料属性表。选择合适的接触算法对煤粉施加接触约束,并对煤粉模压成形数值模拟中接触体定义进行研究;选择合适的加载方式控制刚体的运动;根据以上研究完成对煤粉模拟仿真中接触条件的设定。对增量线性化有限元方程迭代方法进行分析,得到适合解决煤粉模压成形仿真模拟中的非线性问题。当所有定义设置完成后,提交运行,对煤粉进行有限元数值模拟分析。其次,采用粉末松装密度仪对0.2mm粒径的煤粉进行模压成形实验,得到煤粉的初始相对密度。分别在25T、30T、35T、40T、42.5T压制压力下对煤粉进行模压成形实验,得到煤饼压制压力-成形密度曲线以及不同压制压力下的成形压坯密度,通过对实验数据整理得到适合煤粉模压成形的压制压力,为数值模拟中参数的设定和实际压制过程中参数的选择提供理论支持。最后,通过煤粉的模压成形数值模拟过程,对在不同压制压力下压坯内部应力的分布情况进行研究。对压坯平均相对密度实验值和模拟值进行对比分析,找到合适的煤粉模压成形压制压力。通过对密度实验值和模拟值对比分析,验证Shima-Oyane粉末屈服准则模型应用于煤粉模压成形数值模拟研究的适用性。分析整体相对密度分布等直线图,得到压坯的相对密度最大、最小值。分析压制成形过程中的粉末体轴向和径向位移量,得到粉末体压坯的轴向、径向位移量变化规律。
【图文】：

煤粉,有限元模型,圆形,下模冲

山东建筑大学硕士学位论文 4 边形法划分后的煤粉体具有 3885 个节点、2880 个单元型，如图 3.2 所示；然后，构建整体几何模型，该模型由、模具、下模冲，如图 3.3 所示。

模型图,整体几何,模型

图 3.3 整体几何模型模拟中的表定义料属性表定义末参数设定时，由于粉末模压成形是一个几何非线性、材料非线线性问题，因此需要严格的控制材料参数，其中主要是控制泊松汝平[4]研究出的泊松比与相对密度的关系选择泊松比为 0.3，根据形研究[6]和夏鹏对散粒物料堆积角离散元仿真研究[67]得出弹最后建立煤粉材料属性表，如图 3.4、3.5 所示。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ536

【参考文献】