(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210836997.9 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 于彦东　赵建鑫　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市晨晟知识产权代理 有限公司 23219 专利代理师 宫晓平 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种粉末压制的仿真 分析装置及分析方法 (57)摘要 一种粉末 压制的仿真分析装置及分析方法， 属于粉末冶金领域。 为解决粉末 压制数值模型不 准确的问题 。 本发明应用Co msolMultiphysics建 立二维轴对称的空间维度， 并选择固体力学， 建 立粉末压制的几何模型， 分别设置定义部分、 固 体力学1部分、 固体力学2部分； 对金属粉末部分 和模具部分的材料属性进行设置， 并对所述几何 模型进行网格划分； 设置研究 ‑两阶段压制， 包括 设置修改研究步骤的模型配置、 辅助扫描； 设置 研究‑单阶段压制， 包括 建立研究设置、 修改研究 步骤的模型配置、 辅助扫描； 进行求解计算， 得到 粉末压制的仿真结果， 对各个所述仿真结果进行 处理。 本发 明对粉末压制的应用提供了理论指导 和技术支持。 权利要求书3页 说明书10页 附图10页 CN 115081145 A 2022.09.20 CN 115081145 A 1.一种粉末压制的仿真 分析方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1、 应用Com sol Multiphysics 建立二维轴对称的空间维度， 并选择固体力学； S2、 建立粉末压制的几何模型， 其中， 所述几何模型包括金属粉末部分和模具部分， 所 述几何模型的计算 域包括模具几何区域和金属粉末计算 域； S3、 分别建立定义部分用于设置两阶段压制、 单阶段压制力学仿真、 固体力学1部分用 于设置两阶段压制的仿真目标参数、 固体力学2部分用于设置单阶段压制的仿真目标参数； S4、 对金属粉末部分和模具部分的材料属性进行设置， 并对所述几何模型进行网格划 分； S5、 选择两阶段压制、 单阶段压制， 进行求 解计算， 得到粉末压制的仿真结果； S6、 对仿真结果进行处理， 生成应力分布图、 相对密度分布图、 体积塑性应变分布图、 当 前孔洞体积分数分布图、 粉末与模具接触力 分布图、 两阶段压制平均弹性体积应变变化分 布图、 冲头 压力与压坯位移分布图。 2.根据权利要求1所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S3的具体实 现方法， 包括如下步骤： S3.1、 将定义部分设置为积分函数intop1、 积分函数intop2， 设置变量Force1为两阶段 压制、 Force2为单阶段压制、 delta为轴向压制； S3.2、 将固体力学1部分设置为线弹性材料， 包括设置塑性应变、 屈服函数F、 活化表达 式； 设置刚性域， 包括设置初始 值、 固定约束； 设置摩擦系数； 设置指 定位移， 包括设置边界、 指定位移方向； 设置边界载荷1， 包括设置边界载荷1边界、 总力Ftot函数； 设置边界载荷2， 包 括设置边界载荷2边界、 总力Ftot函数； S3.3、 将固体力学2部分设置为线弹性材料， 包括设置塑性应变、 屈服函数F； 设置刚性 域， 包括设置初始值、 固定约束； 设置摩擦系数； 设置指定位移1， 包括设置边界、 指 定位移方 向； 设置指定位移 2， 包括设置边界、 指定位移在z方向的函数。 3.根据权利要求2所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S3.1中设置 所述的定义部分的积分函数i ntop1边界为选择边界5； 设置积分函数intop2边界为选择金属粉末部分和模具部分接触边界6和7、 不计算回转 几何中的积分； 设置函数Force1＝PunchForce(para)为两阶段压制， Force2＝intop1( ‑ solid2.sz)为单阶段压制， delta＝1 ‑intop2(1)/(2* H0)为轴向压制。 4.根据权利要求3所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S3.2中将所 述的固体力学 1部分的屈服函数F设置为Gurson ‑Tvergaard ‑Needleman， 表示细 观孔洞模型 理论； 活化表达式设置为para>1， para(请给 出字母含义)， 激活域2； 设置刚性 域为选择域3； 设置摩擦系数为0.0 5； 设置指定位移边界为选择边界2， 在z方向指定； 设置边界载荷1边界为选择边界4、 设置边界载荷1的总力Ftot1函数为： r＝0， z＝ ‑PunchForce(para)*(para<＝1)， PunchForce， 表示对z方向施加载荷； 设置边界载荷2边界为选择边界5、权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081145 A 2设置边界载荷2的总力Ftot 2函数为r＝0， z＝ ‑PunchForce(para)*(para>＝1.1)。 5.根据权利要求4所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S3.3 中将所 述的固体力学2 部分的屈服函数F设置为Gurson ‑Tvergaard ‑Needleman， 表示细 观孔洞模型 理论； 设置刚性 域仅选择域3； 设置摩擦系数为0.0 5； 设置指定位移1边界为选择边界2， 在z方向指定； 设置指定位移边界为选择边界2、 在z方向的函数为disp表示 正方向压制位移大小。 6.根据权利要求2所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S4中对所述 金属粉末部分和所述模具部分的材料属 性进行设置的方法为： 对金属粉末部分选择材料， 在材料库中选择固体镁并添加， 并设置初始屈服应力为200MPa、 初始孔洞体积分数为0.28、 Tvergaard校正系数q1为1.5、 Tvergaard校正系数q2为1、 Tvergaard校正系数q3为2.25、 临 界孔洞体积分数为0.3 6、 失效孔洞体积分数为0.4； 对所述几何模型进行网格划分的方法为： 以自定义的形式对所述几何模型进行网格划 分， 设置映射为选择边界10、 分布 边界为选择边界11， 固定单元数为 1， 并设置网格单元包括 243个域单 元和81个边界单 元。 7.根据权利要求6所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S5的具体实 现方法， 包括如下步骤： S5.1、 设置研究 ‑两阶段压制： 包括设置修改研究步骤的模型配置， 取消固体力学2控制 坐标系变形， 在模型中禁用固体力学2， 辅助扫描类型为制定组合， 参数为para (Parameter)， 参数值列表为range(0， 0.1， 2)描 述从0开始 计算、 每隔0.1计算一次、 到2结束 计算， 并进行求解计算， 得到粉末压制的仿真结果， 包括应力分布的仿真结果、 相对密度的 仿真结果、 参数值体积塑性应变分布的仿 真结果、 孔洞体积分数分布的仿 真结果、 粉末与模 具接触力 分布的仿真结果、 平均弹性体积应变分布的仿真结果、 压坯位移的冲头压力 分布 仿真结果； S5.2、 设置研究 ‑单阶段压制： 包括设置取消生成默认绘图， 修改研究步骤的模型配置， 取消固体力学1控制坐标系变形， 在 模型中禁用固体力学1， 辅助扫描类型为制定组合， 参数 为disp(Displacement parameter)， 参数值列表为range(0， 0.1， 6.2)描 述从0开始计算、 每 隔0.1计算一次、 到6.2结束计算， 并进行求解计算， 得到粉末压制的仿真结果， 包括应力分 布的仿真结果、 相对密度的仿 真结果、 参数值体积塑性应变分布的仿 真结果、 孔洞体积分数 分布的仿 真结果、 粉末与模具接触力分布的仿 真结果、 平均弹性体积 应变分布的仿 真结果、 压坯位移的冲头 压力分布仿真结果。 8.根据权利要求7所述的一种粉末压制的仿真分析方法， 其特征在于： 步骤S6的具体实 现方法， 包括如下步骤： S6.1、 两阶段压制应力分布图选择二维绘图组， 选取应力分布的仿真结果生成应力分 布图； 单阶段压制应力 分布图选择二维绘图组， 选取参数值的应力 分布的仿真结果生成应 力分布图； S 6 .2 、两 阶 段 压 制 相 对 密 度 分 布 图 选 择 三 维 绘 图 组 ， 替 换 表 达 式 为 solid.lemm1.popl1.rhorel ‑电流相对密度， 选取相对密度的仿真结果生成相对密度分布权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081145 A 3