【摘要】：在粉末壓制過程中,有限元數值模擬技術逐漸成為研究粉末壓制行為的常用手段,而進行數值模擬時,根據實際工況引入相應的壓制條件對于獲得正確的模擬結果至關重要。目前構建的粉末高能率壓制有限元顆粒模型,壓制條件主要是恒定的沖模速度,并忽略沖模質量等壓制參數,但在進行粉末高能率實際壓制時,沖模是以一定的初始速度壓制粉末,壓實過程中速度會不斷變化,因而模型中沖模速度及質量的設置問題亟待解決;并且實驗加載力的不同會導致初始速度本身的變化,模型顆粒數也會影響壓制參數的設置,因此需要通過實驗對相關壓制參數進行修正;同時合理的材料本構方程對分析粉末壓制數值模擬結果十分關鍵。為此,研究根據實驗,以一定初始速度作為壓制條件進行有限元仿真,對不同顆粒數模型中沖模質量等壓制參數進行修正,并初步探討粉末高能率壓制本構方程,為構建有限元模型提供指導。首先,通過ABAQUS分別建立橫向組與縱向組顆粒堆積簡化模型,根據粉末SHPB實驗確定簡化模型中初始速度等相關壓制條件并進行仿真試驗,得到一定相對密度下顆粒模型中沖模質量,并將模型中沖模質量與實驗中沖模質量比值作為當量質量,分別構建橫向顆粒排數,縱向顆粒排數與沖模當量質量的初步關系;運用所得公式確定九顆粒模型的沖模當量質量:0.224;同時構建銅粉的九顆粒模型進行仿真,對比其SHPB實驗結果,表明所建立的關系式具有一定可靠性。其次,改變初始速度,對所構建的橫向與縱向兩組模型進行仿真試驗,取得沖模當量質量與相對密度之間的關系,由此分別擬合得到兩組模型初始速度、顆粒排數與沖模當量質量公式模型,進而根據這兩組關系式假設沖模當量質量同時與沖模初始速度、橫向顆粒行數及縱向顆粒列數三因素的預估模型,從而構建新的顆粒模型仿真,并擬合得到預估模型具體形式,通過對比驗證該預估模型具有一定的準確性。最后,將粉末體視為多孔固體,采用Bernstein多項式作為形狀函數描述金屬粉末高能率壓制過程中應變效應,進而結合Johnson-Cook模型得出粉末高能率壓制經驗型本構方程。利用銅粉SHPB實驗數據擬合得到形狀函數具體形式以及相應實驗條件下的應變率敏感系數為0.285;對比采用本構方程得到應力應變曲線與SHPB實驗曲線,兩者具有很好地一致性�？偠灾�,本文基于實驗對有限元簡化模型中壓制參數進行修正,解決了沖模速度與質量的設置問題;同時初步得到經驗型本構方程,為仿真模型的構建提供一定指導。
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF124.3
【圖文】：

1.2.1 高速壓制技術1-沖模；2-上模；3-粉末；4-底座；5-陰模圖1.3 高速壓制原理圖1-Hammer；2-Piston；3-Powder；4-Based；5-Former blockFig.1.3 Schematic diagram for HVC高速壓制(High Velocity Compaction)技術是由瑞典冶金粉末制造商 H gan s AB和裝備制造商 Hydropulsor AB 共同研究開發(fā)的一項新技術[11~13]，不僅能降低粉末冶金成本，而且可以提高制品的性能，同時還能實現由中小型設備來生產大零件，逐漸成為粉末冶金技術研究的前沿領域�；驹韀14]如圖 1.3 所示，主要是通過加載裝置驅動重錘在 0 .02s內將壓制能量從壓機傳遞到粉末壓坯中，從而實現粉末致密化。與傳統壓制相比，該技術的特點主要有：首先，加載速度高，壓制階段的重錘的速度可達 2 ~30m/s

有效控制能量的利用；其次，該技術變形速率很高，能極大提高壓坯的成形性能，而且對環(huán)境無污染，因而應用范圍很廣。圖1.4 電磁脈沖壓制技術原理圖Fig.1.4 The equivalent circuit of the electro-magnetic loading system很多學者在對粉末進行電磁壓制后發(fā)現，壓坯的致密度較高，尺寸精度也較好，因而受到研究人員的廣泛關注[22]。根據電磁加載力方向的不同，可將粉

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本文編號：2720521