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高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

根据高速压制工艺过程的特点,底部和侧面边界采用反弹与反射的混合格式,顶部通过改变分布函数构造能模拟动态压制过程的边界格式.利用粉体的初始密度和压制最大理想密度建立一个动态的松弛函数来代替格子Boltzmann方法的固定松弛时间.对圆柱体及单级台阶的圆柱体模具的高速压制成形过程进行二维数值模拟,直观显示压制过程中粉末的流动以及应力波的形成与传播过程.模拟结果表明:模具形状对应力波的波形有较大影响；压制完成后,圆柱体压坯最大密度差为12 mg/cm3,密度分布均匀且左右对称,压坯顶部和底部密度较中间部分密度稍大,与实验结果基本相似；圆柱体压坯中存在密度较低的横向窄带区域,揭示成形坯有可能形成分层或断裂.

关键词: 高速压制 , 格子Boltzmann方法 , 松弛函数 , 应力波

Simulation of high velocity compaction of powder in a two dimension mould using lattice Boltzmann method

Qiaojie LI

金属学报(英文版)

This work presents a numerical study on the dynamic high velocity compaction of the metal powder. The analysis of the process is based on a mesoscopic approach using multi-speed lattice Boltzmann method. The boundary condition and the relaxation time are tailored to the situation. The dynamic compaction process is vividly presented and the shock wave can be easily found in the simulation. The density is analyzed in order to explore themechanism of the high velocity compaction.

关键词: High velocity compaction

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高速压制成形粉末流动过程的格子Boltzmann方法数值模拟

Simulation of high velocity compaction of powder in a two dimension mould using lattice Boltzmann method

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