[发明专利]一种基于颗粒接触的粉末烧结成颈过程离散元建模方法

摘要

本发明公开了一种基于颗粒接触的粉末烧结成颈过程离散元建模方法，包括如下步骤：获取粉末材料的物理参数；在离散元软件中生成颗粒并建立接触模型；施加温度场；基于颗粒接触及温度的颈区条件判别；满足条件时缩小原颗粒并生成颈区小颗粒；更新接触模型及其参数；实现“相似性”参数匹配；完成建模。本发明所提供的方法简单可行，既可表征烧结颈生成过程中粉末由粉体到块体结块的物理现象，又能通过更新仿真参数来研究粉末烧结的成颈机理。

主权项

一种基于颗粒接触的粉末烧结成颈过程离散元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取粉末材料的物理参数；(2)基于步骤1获取的所述粉末材料的物理参数，在离散元软件中建立无粘结接触力学模型，设置模型参数；(3)基于步骤2建立的计算模型，施加温度场；(4)基于上一步骤的计算模型，执行生成颈区的判别条件，该条件为模型中的颗粒是否接触且相互接触颗粒的温度值是否同时达到熔点;(5)基于上一步骤的计算模型，对于符合判别条件的接触颗粒（大颗粒），基于质量守恒定律，缩小接触颗粒（大颗粒）的粒径，同时在接触颈部位置的两侧分别生成一个新的小颗粒（颈区小颗粒）；质量守恒定律具体如下：当满足生成颈区的判别条件后，为保证所有颗粒的总面积（2维模拟时采用面积，3维模拟时采用体积）和不变，接触颗粒（大颗粒）半径与小颗粒半径有如下关系：式中，n0表示满足生成颈区判别条件的大颗粒数量，nc表示满足生成颈区判别条件的大颗粒之间的接触数量，r表示接触颗粒（大颗粒）的半径，R表示生成小颗粒的半径，a表示缩小因子； (6)基于上一步骤的计算模型，对于符合条件的颗粒（大颗粒），接触颗粒（大颗粒）及生成的颈区小颗粒的接触力学模型由无粘结接触力学模型更新为有粘结接触力学模型，实现颗粒的粘结（烧结）；(7)基于上一步骤的计算模型，匹配接触模型更改前后的力学参数及热学参数，实现接触模型更改前后的“力学相似”及“热传导相似”；(8)模型建立完毕，实现粉末烧结过程中成颈的建模。