基于离散元锥形零件冲击加载的相对密度

不同形状金属粉末制品在高速压制下的压制行为不一致，从而导致其相对密度以及致密均匀性发生改变。粉末制品零件多含有锥角结构，在压制过程中，金属粉末的致密化程度会随锥角角度的不同而发生变化。借助离散元PFC3D探究锥形零件在冲击加载下不同角度的相对密度。结果表明，锥角角度在30°～60°之间，相对密度表现为波动式变化，有着多个波峰波谷，但整体呈上升趋势；锥角角度在45°～60°之间，相对密度在波动式变化中达到最大值；当锥角角度大于60°，相对密度会下降。随摩擦系数增大，相对密度减小的同时对小锥角零件影响加大。综合分析发现，45°与60°锥角总会处于相对密度峰值附近，而其均匀度系数也相对其他角度较小，45°为锥角零件的优秀角度，相对密度高且较为均匀。实验验证了模拟结论的准确性，为锥角零件的最佳压制成型提供理论依据。     

冲击加载条件下金属粉末的动态力学性能分析

为研究金属粉末在冲击加载过程中, 粉末预压力对压坯动态力学响应的影响, 设计了基于分离式霍普金森压杆装置(split Hopkinson pressure bar, SHPB)的金属粉末高应变率冲击加载实验, 并结合一维应力波理论对预压后粉末压坯的力学性能进行分析。结果表明:在冲击过程中, 金属压坯会表现出较为明显的应变率效应; 加载率越大, 材料的应变能越大, 预压力越大, 应变硬化率越大; 在相同的加载条件下, 预压力越大, 压坯临界位移越小。     

基于三维离散元法的等厚筛虚拟筛分

基于三维离散元法,建立了等厚筛离散元模型.对于粒度为0.8倍筛孔直径的难筛颗粒进行了虚拟实验研究,得到了颗粒分层和透筛状态下的颗粒群分布状态.在此基础上分别研究了等厚筛筛面倾角、振动方向角和振动强度对于该模型筛分效果的影响规律.实验结果表明：总体上随振动强度的增大,筛分效果降低,筛分完成时间缩短.当筛面倾角为0.5°、振动方向角为45°以及振动强度为3.5时,该等厚筛具有最佳的筛分效果,筛分效率为92.2%,筛分完成时间为9.95 s.     

基于离散元法的颗粒高速压制模拟及动态力学分析

采用三维离散单元法对高速压制条件下铝粉颗粒的动态响应进行了数值模拟,并与实验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟与实验所测得的结果基本相同;在高速压制过程中,粉体的扰动呈不规则的弧形分布;在压制初期,会出现整体受力不均匀的现象,随着压制的进行,不均匀现象得到改善,粉体表现出较强的自组织性;在单次加载过程中,颗粒会发生多次碰撞;在致密化阶段,上层的部分颗粒会先发生变形并重排,中下层颗粒以重排为主;进入变形阶段后,所有颗粒的受力情况基本相同。     

拉伸试验中加载速度对屈服点的影响

对拉伸试验过程中万能材料试验机的加载速度对屈服点的影响做了研究和统计，并从机理上对此加以分析，总结出了影响的规律。     

基于离散元法的振动破碎机破碎性能仿真优化分析

为提高振动破碎机的破碎性能,考虑矿石的异形特征与其内部间的力学特性,运用三维逆向建模技术,得到典型钨矿石3种外形的云点数据,构建了异形多级内聚颗粒的几何及力学模型;利用离散元软件EDEM对破碎机工作过程进行仿真分析,采用二次回归正交旋转组合设计,建立破碎性能评价指标的多元回归模型及响应曲面,对试验结果进行参数优化。优化结果表明:在外锥转速为46.5 r/min、内锥振动频率为42.8 Hz、给料速度为72.6 kg/s时,振动破碎机破碎性能最优。实际破碎试验结果表明:仿真试验结果与实际试验结果在数值上存在一定偏差,但两者变化趋势及相互之间大小关系基本一致,表明了所建颗粒模型的可靠性,以及使用离散元法优化振动破碎机破碎性能的可行性。     

加载速率对低合金钢缺口断裂行为的影响

通过对低合金钢(FCW-62)在-100℃1~500mm/min不同加载速率下缺口试样四点弯曲实验及断裂应的测量,研究了加载速率对低合金钢缺口试样断裂行为的影响.结果表明:加载速率较低时,断裂应力较高;加载速率较高时,断裂应力较低.断裂应力的变化是由断裂的临界事件随加载速率的变化引起的,并且当临界事件相同时断裂应力不随加载速率变化.当加载速率在30mm/min左右时,缺口韧性随加载速率的增加迅速下降,这是由于断裂应力在此时发生了突然改变.     

压制方式对电解Cu粉高速压制成形特征的影响

采用HYP35-2型高速冲击压机对电解Cu粉(150μm)分别进行单次和2次压制成形,测定压坯的密度、最大冲击力与脱模力,研究压制方式对成形过程的影响。结果表明,在总冲击能量相同的情况下,单次压制的压坯密度高于2次压制的密度;而2次压制时,第1次压制能量较小时获得的压坯密度高于第1次能量较大时的压坯密度。压制方式对最大冲击力的影响与其对压坯密度的影响相似。采用单次压制和2次压制的高速压制方式,脱模力均较低且稳定,压坯密度与最大压力之间的关系符合黄培云压制方程。此外,对比研究了单次压制和2次压制的应力波曲线。     

力与应力波对高速压制压坯质量的影响

高速压制时,在锤头冲击压制的过程中会产生一个力的扰动,这个扰动在模具及压坯里的传播即为应力波.应力波的存在是高速压制与常规模压的主要区别之一.本文分析了高速压制过程中应力波波形的基本特征,应力波呈锯齿波形,每一个加载波形上都有数个极值点.研究了应力波对压制结果的作用.应力波在自由端面反射后会造成拉应力,会导致压坯表面分层和剥落.     

基于离散元法的单辊破碎机磨损分析

针对烧结过程中单辊破碎机磨损而导致失效的问题,本文通过建立单辊破碎机的三维模型和烧结矿的颗粒模型,采用离散元法对单辊破碎机的破碎过程进行模拟仿真分析,得到辊齿和水冷箅板的累计接触力和磨损深度分布云图;经与实际磨损进行对比,证实了该仿真模型的正确性;并通过仿真模拟优化后的辊齿和算板结构,找出了影响其磨损的因素;进一步对单...     

基于离散元的烧结梭式布料仿真

烧结梭式布料对烧结台车宽度方向上混合料的均匀分布起着重要作用,根据某钢铁企业烧结机梭式布料器的实际尺寸建立了三维模型,使用EDEM软件对带前挡板的梭式布料器的布料过程进行了仿真模拟。结果表明:梭式布料器前挡板角度为90°,梭式布料器在料仓两侧的停留时间应当尽量一致,当停留时间均为7 s时,料面形状较平整,宽度方向上不同尺寸的颗粒在不同区域的质量分数标准差最低达到0.001,但颗粒在料仓两侧的质量差异较大,有可能造成烧结物料分布不均;梭式布料器前挡板的角度为60°时,颗粒在不同区域的质量分数标准差为0.006,料面形状的平整度最高,且最小粒度的颗粒在料仓两端所占比例最高,可以有效减小"气流边缘效应",提高烧结均匀性。     

基于离散元的烧结九辊布料过程仿真

 烧结台车料层纵向的粒度分布是影响烧结矿质量的重要因素,而九辊布料对烧结台车上的料层分布起着至关重要的作用。为了研究不同条件下九辊布料的效果,根据某钢铁企业烧结机九辊的实际尺寸建立了三维模型,使用EDEM软件对不同工况的布料过程进行了仿真模拟。结果表明,九辊转速从4 增至40 r/min,料层厚度不变,颗粒的堆积角从55°左右减小至49°左右,料层纵向偏析度先增大后减小,当九辊转速为30 r/min时,料层偏析度最高;当九辊排列的倾斜角度从33°增至43°时,料层高度逐渐降低,料层纵向偏析度先增大后减小,当九辊倾斜角为38°时,料层偏析度最高。     

Mathematical simulation of burden distribution in COREX 3000 shaft by discrete element method

The distribution of reducing gas in a shaft furnace dominates the temperature profile,gas utilization ratio,metallization degree and is the overwhelming factor for stable,high productivities and low-energy-consumption operation.At the same time,the distribution of gas flow is mainly determined by the position of gas inlet,the packed bed porosity distribution as well as its change due to the difference on the mode of top charge and bottom discharge.When injecting position of the process is fixed,the charg...     

Effect of high-speed loading conditions on the pressing mechanism

Conclusions In the high-speed pressing of powders it is possible to distinguish several processes with differnt operative mechanisms of powder particle deformation. Deformation mechanisms are determined by a complex criterion whose value depends on the mass velocity, since, thermal diffusivity, density, and hardness of particles. An understanding of the particle deformation mechanisms is of practical value. In the pressing of fine powders it is best to employ a quasistatic process represented by field II. To obtain compacts of high density and strength, use should be made of coarse powder fractions or pregranulated fine fractions in order to create conditions corresponding to field III. Incidentally, granulation not only increases the size of particles but also lowers their hardness, which is desirable in the case of difficult-to-press materials. Of particular interest is the pressing of rapidly quenched powders, which do not readily lend themselves to heat treatment. In such a case parameters corresponding to field IV should be chosen, and strength will then be imparted to compacts by melting and rapid solidification of the particle surfaces.Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 11(323), pp. 14–19, November, 1989.