粉体净成形产品的工艺模拟与优化(2)
1.2 粉末压制成形数值模拟研究的现状与难点虽然粉末冶金技术具有美好的前景并且也取得了诸多的成果，但是传统的粉末冶金仍然具有很典型的特点：在粉末压制成形的设计过程和生产过程中，一些参数的设定需要依靠设计人员和操作工人平时的和反复性试模过程的工作经验，也就是经验性的试错法。由于需要反复试模，传统的粉末冶金具有周期长和成本高的巨大缺点。目前,由于金属粉末压实过程模拟数值的缺失，只能通过试验和错误步骤来得到，这些是耗时又昂贵。这些试验和错误步骤对优化压粉来说是高成本和延迟几周或几个月。此外,存在的缺陷和最终质量控制的必要性,这是通常不那么有效优化的结果,提高整体生产成本[3]。在计算机快速发展之后，为了缩短设计周期和降低产品成本并且提高粉末冶金成品的质量[1]，计算机模拟技术就跃入人们的眼球。计算机模拟技术可以很好地解决粉末冶金过程中模具设计和工艺设计方面纯在的问题。此外，测定运动获得均匀密度分布对行业至关重要。目前,由于金属粉末压实过程模拟数值的缺失，只能通过试验和错误步骤来得到，这些是耗时又昂贵。这些试验和错误步骤对优化压粉来说是高成本和延迟几周或几个月。此外,存在的缺陷和最终质量控制的必要性,这是通常不那么有效优化的结果,提高整体生产成本。这些问题的解决可以大大地提高生产效率，有利于进一步促进粉末冶金行业的发展。然而，粉末冶金压制成形的数值模拟毕竟刚刚起步，仍处于摸索和探索阶段，诸如专业化的模型建立和专业化的模拟软件设计与开发等都在理论中，尚需进一步的完善，还有着巨大的提升空间。至今为止，粉末压制过程的计算机模拟仍然不能很好地应用到粉末冶金工业中，其原因在于，粉末压制过程是一个极其复杂且严谨的非线性力学过程。这一过程的复杂性主要表现在以下四个方面[1,,3-11]：
（1）粉末体材料的力学性质：粉末体材料的力学性质相当复杂，在不同状态下表现为不同情况，松散状态和致密状态的情况是不同的。因此，粉末体材料的力学性质与流体、致密体都不完全符合，模拟工作中就不能直接借用己有的力学模型。
（2） 粉末压制过程的几何非线性因素： 粉末体的初始相对密度与最终相对密度差值较大，大的相对密度变化意着在材料内部存在着较大的位移和应变，因而常用的小位移、小应变公式就不能用于求解此类问题，必须在求解过程当中考虑几何非线性因素。