Моделирование прессования (прессовки) керамического порошка

[dolivanov 7]

Подскажите, в каком модуле моделировать прессовку порошка?

Искал, но почти ничего не нашел.

Вроде бы autodyne надо использовать, но в хелпе очень мало про это написано.

Есть порошок, который прессуют высоким давлением в резиновой форме, потом из полученной заготовки спеканием получают деталь.

При прессовке возникают трещины, вот причину и хочется определить.

[soklakov 1 475]

При прессовке возникают трещины, вот причину и хочется определить.

Подскажите, в каком модуле моделировать прессовку порошка?

- выдвигаете гипотезу о причине

- выбираете модуль, в котором выбранное явление можно промоделировать

- проверяете гипотезу

- выбираете новую гипотезу.

 

Выбирать расчетное средство, не предполагая, что Вы ищете, не то чтобы нельзя, но не стоит.

[dolivanov 7]

Ок, надо промоделировать процесс прессования порошка. По сути - это изменение плотности среды под действием давления. Изначально среда - порошок, состоящий из шарообразных капсул, внутри капсулы полость с воздухом. При прессовке капсулы разрушаются и, соответственно, среда уплотняется.

Где моделировать уплотнение среды по действием давления?

То есть, пока задачу упростил, а потом уже думать про трещины будем.

[vl 327]

поищите иностранные статьи о моделировании данного процесса

в них - какая модель материала используется, и какую физику моделируют

шарики то можно много где моделировать, но вот чтобы с разрушением. Не, тоже можно, но настолько трудоемко, что бессмыленно.

[dolivanov 7]

поищите иностранные статьи о моделировании данного процесса

в них - какая модель материала используется, и какую физику моделируют

шарики то можно много где моделировать, но вот чтобы с разрушением. Не, тоже можно, но настолько трудоемко, что бессмыленно.

Шарики, наверное, мне и не нужны.

Думаю, что надо исследовать уплотнение сплошной среды.

[vl 327]

ок, а от чего возникают трещины?

само то уплотнение можно как песок моделировать, соответственно модели есть

[dolivanov 7]

ок, а от чего возникают трещины?

само то уплотнение можно как песок моделировать, соответственно модели есть

Трещины - не совсем ясно. Вроде как воздух там остается, но мне кажется, что это маловероятно.

А для песка модель Дракера-Прагера вроде есть. Сейчас про нее читаю.

[soklakov 1 475]

То есть, пока задачу упростил, а потом уже думать про трещины будем.

Наверное, я окончательно теряю способность понятно выражаться.

 

Наоборот надо думать. Сначала о трещинах.

Спеченная у Вас деталь, резиновая, стальная, пенобетонная или деревянная - высока вероятность, что к ней применимо допущение о сплошности и однородности. И столь же вероятно, что трескают ее обычные механические напряжения, которые можно найти, предполагая, что деталь ведет себя для начала по закону Гука. Это потом уже, если не получится выработать адекватный критерий, можно будет усложнять модель поведения материала.

 

Думки стоит сконцентрировать вокруг сбора информации о событии возникновения трещин. Набрать статистику, в каких условиях трескается, в каких нет. Всегда ли трескается одинаково и т.д.

[dolivanov 7]

Наверное, я окончательно теряю способность понятно выражаться.

 

Наоборот надо думать. Сначала о трещинах.

Спеченная у Вас деталь, резиновая, стальная, пенобетонная или деревянная - высока вероятность, что к ней применимо допущение о сплошности и однородности. И столь же вероятно, что трескают ее обычные механические напряжения, которые можно найти, предполагая, что деталь ведет себя для начала по закону Гука. Это потом уже, если не получится выработать адекватный критерий, можно будет усложнять модель поведения материала.

 

Думки стоит сконцентрировать вокруг сбора информации о событии возникновения трещин. Набрать статистику, в каких условиях трескается, в каких нет. Всегда ли трескается одинаково и т.д.

Спасибо, но в том то и дело, что неясно, в каких условиях возникают трещины. Да и трескается по-разному.

[soklakov 1 475]

но в том то и дело, что неясно, в каких условиях возникают трещины

Пока Вы не выдвинете гипотезу, моделирование довольно бессмысленно. У Вас должны быть ожидания к результатам расчета. Прессовка - вполне себе силовое нагружение. Возьмите деталь, попробуйте надавить, посмотрите поля напряжений. Может статься, что уже на этом этапе будут видны места концентрации напряжений, с которых начинаются трещины.

А может быть трещины порождаются лишними включениями, которые создают яркую неоднородность и концентрацию напряжений. Тогда вообще вместо моделирования стоит анализировать и разрабатывать техпроцесс, который обеспечит отсутствие таких включений.

В перспективе задача может быть разбита на две:

- определение полей напряжений как для сплошного и однородного тела;

- определение зависимости концентрации напряжений от размера включения.

 

А может быть причина возникновения трещин - высокие температурные градиенты, и тогда процесс моделирования будет совершенно о другом.

Пытаясь моделировать "как есть", не выдвигая гипотез, Вам придется моделировать каждый атом (утрировано).

[vl 327]

Спасибо, но в том то и дело, что неясно, в каких условиях возникают трещины. Да и трескается по-разному.

я вот на 100% уверен, что в теории этого процесса все уже давным давно изучено, хотя бы на эмпирических данных. И даже в старейших советских учебниках будет написано: трещины при прессовании порошка возникают потому -то потому -то.

Вот вам гипотеза.

А уже как смодерлировать это  потому-то потому-то  можно будет обсудить

[dolivanov 7]

Выяснилось, что трещины появляются на определенных партиях порошка. Предполагается, что влажность или какой-то другой параметр влияет на возникновение трещин. Причем если порошок заново перемолоть, то велика вероятность, что при его повторном использовании трещины появляться не будут.

Порошок однородный, вероятность появления включений, которые могут вносить неоднородность, очень мала.

Еще раз пояснили, что трещины появляются в разных местах заготовки, но чаще всего в самой тонкой ее части.

Заготовка имеет конусообразную форму.

Почитав литературу, я понял, что найти параметры для сложной модели материала типа Друкера-Прагера мне не удастся, поэтому планирую выполнить расчет НДС для линейно-упругого материала, как и советовал господин Соклаков,  а дальше уже буду плясать от результатов.

Примерная картинка заготовки, прессование которой осуществляется, я показал на рисунке.

Трещины чаще возникают в верхней части, где нет внутреннего отверстия, в которое вставляется металлический стержень.

А вот по поводу свойств - я даже для линейного материала не смогу их найти. Хотя есть спрессованные заготовки, может быть их загнать на тестирование в испытательную машину на сжатие и определить модуль упругости?

 

[soklakov 1 475]

Порошок однородный, вероятность появления включений, которые могут вносить неоднородность, очень мала.

Размеры частиц порошка ведь разные? Как Вам такой вариант: четыре крупные крепкие частицы, оказавшись рядом, при прессовании формируют пору, которая выступает концентратором. 

Так, в результате прессовки по материалу стохастически разбросаны такие поры.

Вполне логично, что "выстреливают" они чаще там, где средний уровень напряжений выше.

чаще всего в самой тонкой ее части.

 

Хотя есть спрессованные заготовки, может быть их загнать на тестирование в испытательную машину на сжатие и определить модуль упругости?

Что Вам может помешать? Выглядит вполне реальным.

[dolivanov 7]

Размеры частиц порошка ведь разные? Как Вам такой вариант: четыре крупные крепкие частицы, оказавшись рядом, при прессовании формируют пору, которая выступает концентратором. 

Так, в результате прессовки по материалу стохастически разбросаны такие поры.

Вполне логично, что "выстреливают" они чаще там, где средний уровень напряжений выше.

 

 

 

 

 

Что Вам может помешать? Выглядит вполне реальным.

Пока ничего не мешает, я советуюсь с сообществом, планирую, что делать. Эксперименты делать будем, планируем также измерить распределение плотности по высоте заготовки.

 

Если дело все же в качестве порошка, то ту мы (в плане численных расчетов)  ничего и не сможем сделать.

Но тогда, на сколько я понимаю, для минимизации эффектов качества порошка нам надо сделать заготовку равномерной по высоте, чтобы исключить "тонкие" места с наибольшими напряжениями.

Вот я тут посчитал кое-что по-быстрому. Получается ожидаемая картина напряжений.

Изменено 18 марта 2016 пользователем dolivanov

[soklakov 1 475]

Если дело все же в качестве порошка, то ту мы (в плане численных расчетов)  ничего и не сможем сделать.

Вот-вот

чтобы исключить "тонкие" места с наибольшими напряжениями.

Наибольшие напряжения все равно будут) Но снизить их уровень вполне доступно.

Если не исключить, то, по крайней мере, сильно снизить процент брака может получиться.

[AlexKaz 1 822]

Есть порошок, который прессуют высоким давлением в резиновой форме

Может быть дело не в порошке? Предположу, что резиновая форма пытается восстановить свою первоначальную геометрию после снятия высокого давления.