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    开题报告ppt-压敏陶瓷材料压制工艺的离散元模拟及实验研究.ppt

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    开题报告ppt-压敏陶瓷材料压制工艺的离散元模拟及实验研究.ppt

    压敏陶瓷材料压制工艺的 离散元模拟及实验研究,研 究 背 景,国内外研究现状,研究内容和目标,进展情况和存在的问题,进 度 安 排,参 考 文 献,,,,现代陶瓷,结构陶瓷,现代功能陶瓷,,,,,现代功能陶瓷利用材料的电、磁、声、光、热、化学 性能与力学性能及其耦合效应,实现某种 使用功能的精细陶瓷,压电陶瓷片,超声换能器,压敏电阻器,,,,,,,现代 功能陶瓷,优良的机械性能、物力性能、化学性能,自动控制,仪器、仪表,电子、通讯,能源、交通,冶金、化工,精密机械,现代功能陶瓷的传统制备工艺过程 配料→球磨→干燥→过筛 → 压制成型 →排胶→烧结→披电极→烧银,压制成型工艺的好坏直接影响成型后陶瓷的品质,功能陶瓷低电压电磁单双向压制的比较研究,压制方式对锆钛酸铅压电陶瓷密度及性能影响的研究,PZT陶瓷粉末低电压电磁压制实验研究,,,,,,,,,,,,,,,,孟正华 等,刘 鹏 等,黄尚宇 等,不同压力下进行干压结合等静压对陶瓷力学性能的影响,,,,,,陆有军 等,国内压制工艺研究现状,成型压力对钛酸铋陶瓷质构化影响的研究,,,,,,杜 鹏 等,,,,,,,D. Souriou,Influence of the formulation of an alumina powder on compaction HVC,,,,,Investigations into the mechanical strength anisotropy of Sorbitol Instant compacts made by uniaxial compression,,F. Podczeck,,,,,Static and dynamic compaction of ceramic powders,,T.J. Vogler,国外压制工艺研究现状,,High-temperature-shock compaction of ceramics / silicide composites produced by combustion synthesis,,R. Tomoshige,,,,,,压制力大小,压制方式,样品尺寸,压制环境,压制工艺,工艺条件的多样性,计算机模拟,,压制方法,有限元法 塑性变形理论,,,,数值模拟方法 研究压制工艺,离散元法 分子动力学理论,有限元法研究压制工艺国内外研究现状,,离散元法研究压制工艺国外研究现状,,,,,,,,,,,,,,,,,,离散元法 的优点,单元间可以相对运动,非连续介质,不需要满足 变形协调,连续介质,不需要满足 位移连续,适用尺度广,1971,1979,1989,离散元法,本课题使用离散元法模拟压敏陶瓷材料的压制过程,探讨压制工艺条件对压敏陶瓷材料的相关性能的影响。 研究对象ZnO、Bi2O3等压敏陶瓷材料,参数的校验,模型的建立 模拟微重力情况下压敏陶瓷材料的压制过程,探讨重力对其性能的影响 模拟不同压制方式单向、双向压制下压敏陶瓷材料的压制过程,研究压制方式对其性能的影响 研究压力大小及样品尺寸等对压敏陶瓷材料成型过程的影响,研究内容和目标,进展情况,参数的校验,模型的建立 模拟了微重力情况下压敏陶瓷材料的压制过程,分析了重力对其性能的影响 模拟了不同压制方式单向、双向压制下压敏陶瓷材料的压制过程,研究了压制方式对其性能的影响,进展情况,已完成的期刊论文 邹霞,李国荣,谭援强等.重力对功能陶瓷材料压制过程影响的离散元模拟.无机材料学报 已收录,待刊 邹霞,谭援强,李国荣等.混合陶瓷材料压制过程重力影响的离散元模拟.硅酸盐学报 外审中 邹霞,谭援强,李国荣等.加压方式对功能陶瓷材料性能影响的离散元模拟.无机材料学报 外审中,已完成模拟及实验结果,模型的建立 选择通过模压模具轴线的二维对称面做为离散元模型 单元接触模型线性接触模型,c阻尼系数 k刚度系数 f摩擦系数,已完成模拟及实验结果,模型的建立,参数的校核,已完成模拟及实验结果,,模压,微 观,,c μ kn ks,,堆积密度 压制密度 孔隙率,宏 观,,沉降,,压制,已完成模拟及实验结果,研究重力对功能陶瓷成型过程的影响,成型过程中模型示意图,重力情况下,微重力情况下,,,,,,模拟及实验结果,已完成模拟及实验结果,,,成型后模型压制方向上应力分布,,,素坯样品层裂图,模拟及实验结果,已完成模拟及实验结果,,,,靠 近 上 冲,靠 近 下 冲,成型后模型内大粒径颗粒分布情况,素坯断面SEM图,已完成模拟及实验结果,素坯样品气孔率,重力情况下成型模型孔隙率,微重力情况下成型模型孔隙率,重力情况下沿压制方向 又下到上孔隙率逐渐变小,且梯度较大,已完成模拟及实验结果,研究加压方式单向、双向加压对功能陶瓷成型过程的影响,两种加压方式下压制过程中模型示意图,单向加压,双向加压,模拟及实验结果,已完成模拟及实验结果,两种加压方式下成型后模型 压制方向应力分布,单向加压时ZnO素坯样品层裂图,已完成模拟及实验结果,模拟及实验结果,单向压制时素坯样品气孔率,双向压制时素坯样品气孔率,单向加压方式下模型孔隙率,双向加压方式下模型孔隙率,已完成模拟及实验结果,,,,,,两种加压方式下样品烧结后断面SEM图,单向加压,双向加压,电性能测试,已完成模拟及实验结果,两种加压方式下ZnO压敏陶瓷I-V特性,两种加压方式下ZnO压敏陶瓷 电学性能比较,α非线性系数、IL漏电流 V1mA压敏电压,存在的问题和解决办法,希望使用三维建模,但模型体系过 大会导致计算耗时长 利用相似性原理建立缩尺模型 参考 谢多夫(著),沈青(译).力学中的相似方法 与量纲理论[M]. 科学出版社, 1982.,进度安排,2009年7月-2009年9月 模型的建立及参数校验 2009年9月-2010年1月 微重力工艺压制模拟及实验、撰写期刊论文 2010年2月-2010年5月 压制方式工艺模拟及实验、撰写期刊论文 2010年6月-2010年10月 压制力和样品尺寸工艺模拟及实验 2010年11月-2011年3月 毕业论文撰写 2011年4月-2011年5月 准备毕业答辩,参考文献,[1]Haware Rahul V., Tho Ingunn, et a1. Application of multivariate methods to compression behavior evaluation of directly compressible materials [J]. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 2009, 721. [2]孟正华,黄尚宇. 压制方式对锆钛酸铅压电陶瓷密度及性能影响的研究[J]. 粉末冶金技术,2008,261. [3]赵然,周静,等. 成型工艺对xPMS21-x PZN陶瓷性能的影响[J].四川大学学 报,2005, 42增刊2. [4]董林峰,李从心. 金属粉末成形过程的裂纹预测[J].上海交通大学学报, 2001, 351. [5]A. Balakrishnan, P. Pizette, et a1. Effect of particle size in aggregated and agglomerated ceramic powders [J]. Acta Materialia, 2010, 583. [6] T.J. Vogler, M.Y. Lee , et a1. Static and dynamic compaction of ceramic powders [J]. International Journal of Solids and Structures 2007,44.,[7]Park H., Kim K.T. Consolidation behavior of SiC powder under cold compaction [J]. Materials Science and Engineering, 2001, 2991-2. [8]Sonnergaard J.M. Investigation of a new mathematical model for compression of pharmaceutical powders [J]. European Journal of Pharmaceutical Sciences,2001, 142. [9]Wu C.-Y., Hancock B.C., et al. 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