【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金零件仿真制造，尤其涉及一种模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法。
技术介绍
1、粉末冶金技术由于具有能耗低、制品性能优异、精度高、近净成型和无(少)污染等优势，在机械制造、汽车工业、航空航天、兵器装备等领域有很大的使用前景。其制备过程包括：配方、压制和烧结，而配方设计又是生产粉末冶金零件的关键环节，一定程度上决定了零件的最终性能和加工可行性。现有的配方选取方法，往往需要多次实验与检测，无法观测到实验内部结构变化，缺乏理论指导。
2、目前，随着科技的进入，研究通过模拟的方法可以获得制备过程中的压坯密度、内部微观结构演变和内应力的变化，通过相应的分析，可得出一定的结论，从而节省大量的实验成本和人力成本。
3、但是，三维多颗粒建模方法，在离散元与有限元软件之间的模型传递比较繁琐且修改困难不易上手。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有粉末冶金零件配方设计费钱费力以及模型传递困难的问题，提供一种模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法，对设计的配方组分进行离散元建模，获取最接近实际充粉过程中的颗粒堆积模型。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、一种模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
4、步骤a：根据粉末冶金零件配方的预测成分，设计初始配方参数，获取各成分的质量分数以及材料属性,材料属性包括粒度、密度、弹性模量和泊松比；
6、
7、其中，ρ1—初始配方中组分1的密度；ρ2—初始配方中组分2的密度；
8、n1—初始配方中组分1的颗粒个数；n2—初始配方中组分2的颗粒个数；
9、r1—初始配方中组分1的颗粒平均半径；r2—初始配方中组分2的颗粒平均半径；
10、v1—初始配方中组分1所占体积分数；v2—初始配方中组分2的所占体积分数；
11、步骤c：设置edem软件边界条件，为模具的内尺寸，作为成分颗粒的指定投放区域，并输入不同成分颗粒的各种材料属性；利用软件的颗粒工厂功能，随机生成颗粒从顶部在重力的作用下落下，投放的颗粒数为上一步中计算的数量ni，以达到模拟真实颗粒堆积模型的构建；
12、步骤d：输出颗粒的中心坐标和对应的直径数据，存储在excel表格中，并保存为cvs格式，然后通过对cad进行二次开发，依次读取表格中颗粒信息，不断调用画球的指令，生成三维颗粒堆积模型；
13、步骤e：将cad模型导入solidworks中，与已有的模具形成完整的装配体；
14、步骤f：将装配体保存为通用step格式，导入有限元软件abaqus中；有限元软件预处理，包括设置材料属性、划分网格、设置分析步、接触条件以及边界条件；
15、其中材料属性包括：密度、泊松比、弹性模量以及相应材料的真实应力应变曲线；对球体划分六面体网格，不同粒径的球体采用不同密度的网格种子点，在保证模拟质量的前提下节省模拟时间；接触条件设为通用接触；边界条件中约束模具和下冲头的位移，对上冲头设置初始位移；
16、步骤g：有限元软件abaqus求解计算处理后输出结果数据，分析不同配方零件成型的性能，建立压坯密度分布均匀性与配方参数之间的影响关系。
17、所述的步骤g包括以下步骤：
18、步骤g1；有限元软件abaqus中的结果文件是分析的输出文件，包含了分析过程中的所有结果数据，如：节点数据、元素数据、结合数据、步骤数据及节点和元素的历史数据；
19、步骤g2；通过筛选输出应力、应变、位移、速度数据；
20、步骤g3；再通过压坯位移云图、应力云图、速度矢量图以及平均应力变化曲线，进行不同粉末组分配比零件成型性能分析，得出不同配方零件成型的性能，从而建立压坯密度分布均匀性与配方参数之间的影响关系，其中结点平均应力可从历史输出中获取。
21、本专利技术在改进的方案当中，对设计的配方组分进行离散元建模，获取最接近实际充粉过程中的颗粒堆积模型。在离散元软件与有限元软件之间加入三维建模软件，在保证模型准确的前提下，尽可能简化整体模型的构建和传递。
22、具体效果为：
23、(1)本专利技术与现有的粉末冶金零件配方的实验试凑法相比，在经济上节省人力物力，在理论上添加配方组分对粉末冶金零件成型机理的解释。
24、(2)本专利技术采用离散元、三维建模和有限元仿真相结合的技术，凸出各个软件的特点，在保证建模分析正确性的基础上，使得过程更加简单易上手，结果分析更加准确。
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1.一种模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法，其特征在于：所述的步骤G包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种模拟粉末冶金零件配方设计的三维多颗粒有限元仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据...
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