在增材制造中使用离散元素方法重建形状的非球形粒子的传播行为
Tengfang Zhang1, Dan Chen2,3, Hui Yang4
1State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China.
非球形聚合物颗粒在增材制造过程中比球形颗粒在扩散过程中产生更均的包装和空洞. 了解粒子形状效应可以优化处理参数以获得更好的质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算物理 计算物理
背景情况:
- 颗粒扩散行为对于增材制造质量至关重要.
- 聚合物颗粒,与球形金属颗粒不同,通常是非球形的,但它们的形状效应不明.
- 研究非球形粒子动力学是改善聚合物基增材制造的关键.
研究的目的:
- 模拟和分析非球形聚合物颗粒的传播行为.
- 为了比较非球形与球形粒子的包装密度,图案均性和边界转向.
- 阐明控制粒子形状影响传播动态的基本机制.
主要方法:
- 模拟使用离散元素方法 (DEM) 的粒子扩散.
- 通过将它们分解成多个球形形状来重建非球形粒子.
- 分析模拟结果的空洞形成,包装密度和速度传播.
主要成果:
- 与球体相比,非球形粒子形成更多的空洞,并表现出较低,更均的包装密度.
- 对于非球形粒子,观察到明显的"右上"转向边界,而对于球形粒子,则观察到"右下".
- 叶片速度的增加导致了所有粒子形状的包装密度的降低.
结论:
- 颗粒形状显著影响增材制造中的传播动力学,包装和统一性.
- 该研究提供了对非球形聚合物颗粒行为的详细见解,有助于过程优化.
- 这些发现有助于开发操作参数图,以选择合适的颗粒类型和加工条件.
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