コッセラ連続体理論に基づく粉末粒子の微視的特性を考慮した粉末成形解析の新展開

基于科塞拉连续介质理论考虑粉末颗粒微观特性的粉末压实分析新进展

• 批准号: 09875031
• 负责人: 森 謙一郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875031/
• 关键词: 有限要素法; 粉末成形; コッセラ理論; 粉末粒子; 微視的特性; 多孔質体; 偶応力; シミュレーション

粉末粒子の微視的特性を考慮した塑性力学を構築し,それに基づいて有限要素法の定式化を行い,粉末成形の解析における精度向上を図った.粉末粒子の微視的特性を表現するためにコッセラ連続体理論を用い,粉末粒子の微視的回転から生じる偶応力を導入し,それによるモーメントの釣合い式を力の釣合い式と連立させて解き,粉末粒子の微視的特性を考慮できる有限要素法を開発した.粉末粒子の微視的特性を考慮するために,多孔質コッセラ連続体に対する新しい降伏条件を提案し,それに基づいて塑性変形における構成式を導出した.降伏条件の中に偶応力が導入されており,構成式では粉末粒子の微視的回転が取扱われており,粒子径などの微視的特性が考慮されている.多孔質体の降伏条件であるため,成形中の密度変化が考慮されている.構成式を用いて,モーメントおよび力の釣合いを連立させることによって剛塑性有限要素法の定式化を行った.定式化では,速度だけでなく,粉末粒子の微視的回転も変数になる.導かれた剛塑性有限要素法の定式化に従って計算機シミュレータを開発し,金型を用いた圧粉成形プロセスを計算できるようにした.粉末粒子の微視的回転を考慮しない従来の方法によるシミュレーションも行い,粒子回転が変形特性に及ぼす影響を調べた.その結果,粒子径が十分に小さいと回転の影響はほとんどないが,通常の金属粉末粒子径になると工具角部付近で密度分布が変化した.本解析法は,連続体力学に微視的特性を導入するものであり,今後の発展性が期待できる.

Weishi app of powder particles is considered to construct plastic mechanics, and the finite element method is formulated to improve the accuracy of powder forming analysis. The Weishi app properties of powder particles are represented by the finite element method. The coupling force is introduced into the Weishi app and the coupling force is solved. The Weishi app properties are considered. In consideration of the Weishi app characteristics of powder particles, a new yield condition for porous materials is proposed, and a constitutive formula for plastic deformation of the base material is derived. In the yield condition, the coupling force is introduced, the composition formula is taken into account for the return of powder particles to the Weishi app, and the characteristics of particle diameter to the Weishi app are considered. The yield condition of porous body is considered, and the density change during forming is considered. The structural formula is used to formulate the rigid-plastic finite element method. The formula is changed, the velocity is changed, and the number of particles in the Weishi app is changed. The development of computer simulation for rigid plastic finite element method is discussed. Weishi app of powder particles is considered. As a result, the particle diameter is very small and the influence of the rotation is very small. Generally, the particle diameter of metal powder is close to the corner of the tool and the density distribution is very small. This analysis method introduces the characteristics of Weishi app into the mechanical field, and looks forward to its future development.

项目成果

K.Mori, M.Shiomi and K.Osakada: "Inclusion of microscopic rotation of powder particles during compaction in finite element method using Cosserat continumm theory" International Journal for Numerical Methods in Engineering. 38(印刷中). (1998)

K.Mori、M.Shiomi 和 K.Osakada：“使用 Cosserat 连续毫米理论在有限元方法中包含粉末颗粒的微观旋转”国际工程数值方法杂志 38（出版中）。