基于DEM的铁粉高速压缩过程的研究
Miao Liu1, Yan Cao2, Chaorui Nie3
1School of Mechatronic Engineering, Xi'an Technological University, Xi'an, 710021, Shaanxi, China.
Scientific reports
|August 27, 2025
概括
这项研究使用离散元素建模来模拟金属粉末的高速紧缩. 它揭示了粒子运动,应力波和力链在冲击负荷下如何演变,为颗粒系统动力学提供了洞察力.
科学领域:
- 材料科学
- 机械工程
- 计算物理
背景情况:
- 了解撞击下的颗粒系统的动态反应对于优化高速压缩等过程至关重要.
- 传统的方法往往缺乏在撞击过程中完全掌握粒子相互作用所需的中尺度细节.
研究的目的:
- 通过合离散元件方法 (DEM) 和分裂霍普金森压力条 (SHPB) 模型,研究金属粉末在高速压缩过程中的动态反应.
- 分析粒子运动,速度变化,力链形成和冲击载荷时的接触力.
主要方法:
- 使用PFC3D软件建立金属粉末的3DDEM模型.
- 使用DEM-SHPB框架模拟高速压缩 (HVC) 过程.
- 在不同阶段和位置观察和分析粒子运动,正常速度,力链和接触力.
主要成果:
- 样本的装载端最初会获得更高的速度.
- 在压缩过程中形成显著的应力剪切带.
- 粒子速度干扰层层的衰变,在模具壁附近的衰变速度更快.
- 事件波产生前体波, 粒子经历多次冲击, 振动幅度下降.
结论:
- 3D DEM-SHPB模型提供了对高速粉末压缩中的微粒动态的详细介绍.
- 这种框架通过提供更全面的对冲下的颗粒系统行为来增强以前的方法.
