粉末冶金是一項(xiàng)綠色制造技術(shù),粉末壓制和燒結(jié)是粉末冶金過程中兩個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),粉末壓制的成形坯塊雖不是粉末冶金的最終產(chǎn)品,但其性能極大地影響著制品的最終性能;燒結(jié)是粉體壓制成型后對壓坯的后續(xù)處理,是通過加熱使顆粒產(chǎn)生黏結(jié),經(jīng)過物質(zhì)的遷移使粉體產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶。本文主要針對金屬粉末壓制成形過程以及放電等離子燒結(jié)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬和計(jì)算機(jī)仿真。系統(tǒng)地描述了粉末冶金技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用、粉末成形過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀、放電等離子燒結(jié)機(jī)理及研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上對粉末成形建模、屈服準(zhǔn)則、力學(xué)模型及相關(guān)理論進(jìn)行分析,并對力學(xué)模型及建模相關(guān)理論做了總結(jié),確定了基于彈塑性有限元法建模方式。利用COMSOL Multiphysics有限元軟件分別從宏觀和微觀尺度上對粉末壓制過程進(jìn)行模擬,成功對粉末壓制過程中的顆粒運(yùn)動(dòng)與變形問題進(jìn)行求解。在此過程中分別探討了壓制方式(單向壓制、雙向壓制)、壓制力大小對粉末顆粒運(yùn)動(dòng)及體積塑性應(yīng)變的影響規(guī)律�；诓煌牧W(xué)模型建立兩種有限元模型:使用FKM-GTN屈服函數(shù)表征多孔材料孔隙率的連續(xù)體顆粒模型和微觀尺度離散體顆粒模型。利用COMSOL Multiphysic...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 粉末冶金的發(fā)展與應(yīng)用
        1.2.1 粉末冶金的發(fā)展
        1.2.2 粉末冶金的應(yīng)用
    1.3 粉末成形過程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金屬粉末成形仿真建模
        1.3.2 基于連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)行為研究
        1.3.3 基于非連續(xù)體介質(zhì)力學(xué)行為研究
    1.4 本文的研究意義及主要內(nèi)容
        1.4.1 課題意義
        1.4.2 主要內(nèi)容
第2章 粉末冶金模擬過程基礎(chǔ)理論
    2.1 金屬粉末成形數(shù)值計(jì)算方法
        2.1.1 彈塑性有限元方程建立
        2.1.2 彈塑性材料模型
        2.1.3 非線性問題的描述
    2.2 粉末冶金數(shù)值模擬軟件及相關(guān)模塊介紹
        2.2.1 COMSOLMultiphysics軟件簡介
        2.2.2 COMSOL模擬建模步驟
        2.2.3 粉末冶金過程相關(guān)物理模塊簡介
    2.3 放電等離子燒結(jié)數(shù)值模擬
        2.3.1 放電等離子燒結(jié)機(jī)理
        2.3.2 放電等離子燒結(jié)研究現(xiàn)狀
第3章 粉末壓制過程數(shù)值模擬分析
    3.1 引言
    3.2 粉末壓制裝置有限元模型建立
        3.2.1 多孔塑性模型建立
        3.2.2 離散體有限元模型建立
    3.3 粉末壓制模型計(jì)算中相關(guān)條件和參數(shù)設(shè)定
        3.3.1 材料屬性的設(shè)置
        3.3.2 邊界條件和載荷定義
        3.3.3 接觸屬性設(shè)置
        3.3.4 計(jì)算求解
    3.4 粉末壓制宏觀數(shù)值模擬計(jì)算分析
        3.4.1 單向、雙向壓制過程顆粒流動(dòng)特性分析
        3.4.2 單向、雙向壓制過程應(yīng)力分析
    3.5 粉末壓制細(xì)觀模擬數(shù)值分析
        3.5.1 單向壓制離散體顆粒流動(dòng)規(guī)律
        3.5.2 不同位置顆粒應(yīng)變分析
        3.5.3 雙向壓制離散體顆粒流動(dòng)規(guī)律
        3.5.4 雙向壓制顆粒體積應(yīng)變分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 熱-力-電耦合作用下粉體成形數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 SPS燒結(jié)模型的建立
        4.2.1 電流場算法
        4.2.2 熱傳導(dǎo)模塊
        4.2.3 單軸應(yīng)力引起的機(jī)械位移模型
    4.3 放電等離子燒結(jié)有限元模型的建立
        4.3.1 SPS耦合建模
        4.3.2 材料選擇與屬性的定義
        4.3.3 初始條件和邊界條件處理
        4.3.4 接觸屬性設(shè)置
    4.4 求解器設(shè)置
    4.5 數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析
        4.5.1 放電等離子燒結(jié)電場模擬分析
        4.5.2 SPS燒結(jié)溫度場分布規(guī)律
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：4006679