金属粉末轧制的力学模型及数值模拟研究

刘明俊,刘白

（深圳信息职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518172）

【博士论坛】

金属粉末轧制的力学模型及数值模拟研究

刘明俊,刘白

（深圳信息职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518172）

金属粉末轧制工艺能够生产一般工艺难于或无法生产且成分精确、性能优良的板带材，是制取高性能以及特殊用途材料的粉末冶金成形工艺。在粉末轧制工艺的力学行为研究中，传统的数学模型被证明所提供的作用有限，基于有限元方法的数值模拟为此提供了一种灵活高效的途径。基于把粉末体看作是可压缩连续体的假设，根据椭球面屈服准则推导了金属粉末体变形的弹塑性本构关系。采用了合适的本构关系积分算法，并对摩擦模型进行了分析。基于MSC.Marc平台的二次开发工具编制了相关的用户子程序，对铁基粉末的轧制过程进行了三维弹塑性有限元数值模拟。该程序的准确性已在对粉末闭模压制的数值模拟及实验对比中得到了验证。此外，分析了轧制速度、摩擦系数等对轧制力和相对密度分布的影响。

粉末轧制;有限元方法;本构关系;椭球面屈服准则

金属粉末轧制是粉末冶金中一种非常重要的成形工艺，通过在两个反向旋转的轧辊中将初始松散的粉末体轧制成具有一定密度及强度的带材。粉末轧制出来的带材组分和密度均匀，性能优良，因此在高新材料及特殊功能材料的制取中具有独特的优势，在工艺、装置及力学模型方面有很多研究[1-3]。……