粉末成形过程的计算机模拟

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1、昆明理工大学硕士论文摘要摘要泡沫金属是近年发展起来的由金属基体和气孔组成的新型功能材料。粉体发泡法可以制备出性能优良的泡沫金属，而粉体坯料的相对密度大小及其分布、缺陷、裂纹等对发泡后制品的孔径、孔隙率和性能有重要影响。目前，采用有限元模拟Al的致密化过程的研究处于起步阶段，本课题中得出的理论方法对Al粉的致密化机理研究有重要意义。试验中采用的粉末成形包括粉末压制和压坯挤压两个过程，但依照传统粉末塑性加工中的经验性试错法来确定工艺步骤和模具尺寸耗时费力，因此在现有粉末成形理论基础上开展CAD／CAE的研

2、究应用，缩短研发周期，节约成本具有极大的意义。本论文运用理论研究、物理实验和有限元数值模拟相结合，系统地研究了粉末成形规律及其致密化机制。首先分析各种粉末及烧结体材料的屈服准则-再利用物理实验手段获得粉末体的相关力学参数，最后选取合适的有限元模型模拟该过程。对于粉末压制成形过程，利用有限元软件MSC．MARC对其进行模拟。通过查找资料手册和实验相结合得到MARC中的Shima粉末材料成形模块中所需要的参数。然后系统地研究了不同载荷下单向压制和双向压制工艺得到的压坯密度分布，应力应变分布规律，比较后确定

3、400MPa载荷双向压制可以得到较好压坯。对于压坯挤压成形过程，采用有限元软件DEFORM对其进行模拟。参照压制得到的相对密度为0．9的烧结压坯和相关材料参数，利用刚塑性可压缩材料变分原理进行模拟，从而确定了压坯挤压的模具尺寸。详细地分析了该条件下的坯体致密舰律，应力应变分布规律和粉末质点流动规律。关键词：铝粉末，数值模拟，模压，挤压垦塑堡三查堂堡主望塞垒!!!!竺!AbstractFoamedmetalsarenewmaterialswhicharemadeupofmetalandgaspores．

4、FoamedmetalscarlbemadebyP／Mmethod，buttherelativedensityanditsdistribution，defects，crackinthefoamwillhavesignificanteffectonitscellstruture，porosityandperformance．StudiesonAluminumpowderformingareinthebeginning，tostudythisprocessisofimportantsignificane．

5、Inthispapertwoprocesses，powdercompactionandpowderextrusion，alestudied．Inaddition，traditionalpowderplasticworkingprocess，methodoftrialanderror,isusedtodeterminetheprocessanddiedesignanditcostsmuchtime，CAD／CAEbasedonpowderformingtheorycallbeusedtoreducere

6、searchperiodandsavethecosts．Inthispaper’theoreticalresearch，physicalexperimentandnumericalsimulationarecombinedtosystematicallystudytheAluminumpowderformingdisciplineandcompactingmechanism．Yieldcriteriaofpowderorsinteringmatedalsareanalyzed．Mechanicalpa

7、rametersareobtainedbyphysicalexpefimenLthenproperfiniteelementmodelisconstitutedtomodletheprocess．Astothepowdercompactionprocess．finiteelementsoftwareMSC．MARCisusedtomodeltheprocess．ShimamodleofpowdermaterialmoduleinMARCisused．TheparametersCanbegainedby

8、goingthroughdocuments，handletsanddoingexperiment．Thenone-directionalandtwo—directionalcompactingprocessarestudiedunderdifferentload．Therelativedensityanddistributionofthebilletandstrainandstressvaryinganddistributingprincipleareg