RSA моделювання процесу ущільнення випадково впакованих частинок порошку Cu–Ti під пульсуючим навантаженням

Анотація

У цій роботі тривимірна мезоскопічна модель пакування частинок Cu–Ti з випадковим розподілом розмірів і випадковим розташуванням побудована за допомогою алгоритму компактності. Досліджено поведінку ущільнення та реологію частинок порошку Cu–Ti при одноосьовому стисненні та змінному пульсуючому навантаженні. Встановлено, що кожна частинка із початкового положення ущільнюється до сусідньої частинки відповідно до запропонованого алгоритму, при цьому розподіл розмірів неоднорідних частинок є логнормальним. Шляхом порівняння середнього ступеня ущіль­нення при різних типах пульсуючого навантаження і вивчення подальшого впливу частоти та амплітуди на щільність пакування запропоновано оптимізований спектр навантаження на основі автономної емпіричної стратегії налаштування параметрів для покращення якості продукту. Результати досліджень указують на те, що запропонований у цій роботі алгоритм передбачає високу ефективність ущільнення, а мезоскопічна модель порошку є більш точною. Під час ущільнення частинки порошку в порожнині демонструють підвищену активність по головній осі та спіральний рух у нижньому куті. Двонаправлена синусоїда має максимальну густину серед усіх застосованих пульсуючих навантаженнях за однакових значень амплітуди та частоти. Пульсуючі навантаження з недиференційованими точками можуть спричинити різкий пік навантаження на кривій зсуву частинок, проте крива зсуву частинок є більш плавною при синусоїдальних пульсуючих навантаженнях. При двонаправленій синусоїді низька частота та зростаюча амплітуда навантаження допомагають покращити густину та середній ступінь ущільнення. Під час пресування коефіцієнт тертя частинок порошку змінювавався безперервно. Напочатку спостерігалося збільшення, потім зменшення і, зрештою, поступова стабілізація коефіцієнта тертя. Увігнуті та циліндричні дуги, утворені м’якими частинками Cu в точці контакту, є плавнішими, а форма частинок – більш правильною.