本发明属于粉末冶金仿真制造技术领域，涉及一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法。
背景技术：
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过压制成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。
其一般的制造过程包括：
(1)生产粉末。粉末的生产过程包括粉末的制取、粉料的混合等步骤。为改善粉末的成型性和可塑性通常加入机油、橡胶或石蜡等增塑剂。粗粉末粒度有500～1000微米超细粉末粒度小于0.5微米等等。
(2)压制成型。粉末颗粒在15-600MPa压力下与增塑剂一起压成所需形状。
(3)烧结。在保护气氛的高温炉或真空炉中进行。烧结不同于金属熔化，烧结时至少有一种元素仍处于固态。烧结过程中粉末颗粒间通过扩散、再结晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化学过程，成为具有一定孔隙度的冶金产品。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法，解决了在粉末冶金烧结加工生产过程中难以对其进行建模仿真的困难。本发明的特点是结合了随机离散化的建模手段和有限元分析手段，将建模过程利用离散元进行，分析过程利用有限元进行，实现了粉末冶金复杂组分的三相固液混合烧结材料的3D仿真建模与分析。
本发明采用的技术方案为：一种粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法，该方法具体步骤如下：
步骤一：根据粉末冶金配方成分，获得各项成分的含量和粒度范围，主要参数为最大粒径Dmax与最小粒径Dmin；
步骤二：通过不同组分的密度和含量计算物料颗粒的平均密度。根据步骤一获得的最大与最小粒径，将粒径划分成3-7个粒径带。每个粒径带取最大与最小粒径分别表示为：Di1和Di2，i表示粒径带数。并将其带入代表粒径计算公式，计算各粒径带下的颗粒所占的体积V与颗粒数量N；
步骤三：通过PFC3D软件的边界设置，指定颗粒的投放区域
声明：
“粉末冶金随机粒度分布3D有限元建模与仿真方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：北京航空航天大学
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2025年07月09日 ~ 11日 
