Modelowanie spiekania proszków metodą elementów dyskretnych

• Autorzy: Nosewicz S. , Rojek J.

Warianty tytułu

EN

Discrete element modelling of powder sintering

• Konferencja: Fizyczne i Matematyczne Modelowanie Procesów Obróbki Plastycznej. FiMM 2011/sympozjum (19-21.05.2011; Jabłonna, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W technologii metalurgii proszków spiekanie jest jednym z podstawowych procesów technologicznych, podczas którego zdyspergowany materiał pod wpływem obróbki technicznej zostaje przekształcony (bez topienia materiału) w ciało polikrystaliczne. Jedną z metod służących do modelowania procesu spiekania jest metoda elementów dyskretnych, w której materiał reprezentowany jest jako zbiór sztywnych ciał, zwanych elementami dyskretnymi, oddziałujących między sobą poprzez siły kontaktu. W niniejszej pracy wykorzystano program metody elementów dyskretnych DEMpack. Zaproponowano model numeryczny spiekania swobodnego oraz model spiekania pod ciśnieniem. Poprawność implementacji implementacji numerycznej zbadano dla spiekania dwóch ziaren, a następnie przeprowadzono obliczenia dla modelu składającego się z kilkuset cząstek. Wyniki numeryczne ewolucji gęstości próbki porównano z wynikami doświadczalnymi otrzymując dużą zgodność. Dodatkowo szukano sposobu na zredukowanie czasu obliczeń numerycznych. W tym celu przeanalizowano skalowanie gęstości oraz lepkości cząstek. Badania potwierdziły zdecydowaną poprawę efektywności obliczeń.

EN

This paper presents numerical modelling of powder sintering. The numerical model introduced in this work employs the discrete element method which assumes that material can be modelled by a large assembly of discrete elements (particles) of spherical shape interacting among one another. The model implementation has been verified and calibrated using a simple example of free sintering of two particles. Model of stress assisted sintering which consist of 350 particles was also analysed. Numerical studies of sintering have been supplemented with experimental data which was taken from literature. Comparison of numerical and experimental results shows a good performance of the numerical model developed.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 238
• Strony: 7--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nosewicz S.

autor

Rojek J.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa

Bibliografia

• [1] P.R. Heyliger, R.M. Mc Meeking : Cold Plastic Compaction of Powders by a Network Model, J. Mech. Phys. Solids, Vol.49, 2001
• [2] CL Martin, D. Bouvard, S. Shima : Study of particle rearrangement during powder compaction by the Discrete Element Method, J. Mech. Phys. Solids, Vol.51, 2003
• [3] C.L. Martin, D. Bouvard : Study of the cold compaction of composite powders by the Discrete Element Method, J. Mech. Phys. Solids, Vol.51,2003
• [4] RX.Coble : Initial Sintering of Alumina and Hematite, Journal of The American Ceramic Society, Vol.41, 1958
• [5] D. Bouvard, R.M. Mc Meeking : Deformation of Inierparticle Necks by Diffusion-Controlled Creep, J. Am. Ceram. Soc., Vol.79, 1996
• [6] F. Partiami, R.M. McMeeking : A network model for initial stage sintering, Mechanics of Materials, Vol.27, 1998
• [7] B. Henrich, A. Wonisch, T. Kraft, M. Moseier, H. Riedel: Simulations of the influence of rearrangement during sintering, Acta Materialia, VW35. 2007
• [8] C.L. Martin, L.C.R. Schneider, L. Olmos, D. Bouvard : Discrete element modeling of metallic powder sintering, Scripta Materialia, VoL55. 2006
• [9] L .Oimos, C.L.Martin, D.Bouvard : Sintering of mixtures of powders: Experiments and modelling, Scripta Materialia, Vol.55, 2006 425-428
• [10] K. Jeżowiecka - Kabsch, H. Szewczyk : Mechanika Płynów, Oficyna Poltechniki Wrocławskiej, 2001
• [11] J .Rojek, K. Pietrzak, M.Chmielewski, D.Kaliński, S.Nosewicz : Discrete element simulation of powder sintering. Computer Methods In Materials Science,Vol.11, 2011