[发明专利]一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法

摘要

本发明公开了一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法，步骤为：首先根据粉末冶金配方成分，获得各项成分的含量和粒度范围，主要参数为最大与最小粒径，通过不同组分的密度和含量计算物料颗粒的平均密度，获取各粒径带下的颗粒体积与颗粒数量；然后通过PFC3D软件进行颗粒的投放，进行随机模型的离散化，导出投放坐标与粒径。将坐标与粒径导入ANSYS软件中建立随机3D有限元模型；然后将有限元模型导入Hypermesh进行网格的划分，最后加载求解器进行有限元仿真，获得粉末冶金随机粒度分布过程随机模型的仿真。本发明充分发挥离散元的随机化特点和有限元的强大的分析功能。该模型直观简单，实用性强，符合现在粉末冶金在烧结成型方面的应用和研究。

主权项

一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法，其特征在于实现步骤如下：步骤一：根据粉末冶金配方成分，获得各项成分的含量和粒度范围，主要参数为最大粒径Dmax与最小粒径Dmin；步骤二：通过不同组分的密度和含量计算物料颗粒的平均密度，根据步骤一获得的最大与最小粒径，将粒径划分成3‑7个粒径带，每个粒径带取最大与最小粒径分别表示为：Di1和Di2，i表示粒径带数，并将其带入代表粒径计算公式，计算各粒径带下的颗粒所占的体积V与颗粒数量N；步骤三：通过PFC3D软件的边界设置，指定颗粒的投放区域，投放颗粒的数量就是步骤二计算获得的颗粒的数量N，投放的次序是先进行大粒径颗粒的投放，依次减小粒径至最小粒径，颗粒投放位置是随机分布的；步骤四：通过数组的方式将每一个颗粒的坐标(x，y，z)和粒径D从PFC3D中输出，然后通过ANSYS命令流，读入各个颗粒的坐标与粒径，具体的实现方法如下：首先移动工作平面到数组坐标位置；然后建立球体，半径为D/2；恢复到全局坐标系的原点；然后进行下一个坐标的移动，如此往复，直到将所有的颗粒三维模型建完为止；步骤五：对上一步形成的3D模型进行布尔运算，从而建立出颗粒与颗粒之间的增塑剂的3D模型；将二者进行粘结操作，将两个模型粘结成一个模型；步骤六：将步骤五生成的模型通过.GIES文件导入Hypermesh软件，首先进行实体化，然后对模型进行网格的划分；步骤七：将划分好的模型导回ANSYS，考虑材料的属性和设置加载边界，按照粉末冶金的烧结加工过程设置加热条件，加载求解器进行计算求解。