Вышедшие номера
Моделирование процесса компактирования нанопорошков в рамках гранулярной динамики
Болтачев Г.Ш.1, Волков Н.Б.1
1Институт электрофизики Уральского отделения РАН, Екатеринбург, Россия
Email: grey@iep.uran.ru
Поступила в редакцию: 13 октября 2010 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2011 г.

В рамках гранулярной динамики в 2D-геометрии моделируется процесс одноосного компактирования нанопорошков. Начальные конфигурации расположения частиц генерируются различными способами: посредством слоя частиц, совершающих броуновское движение (изотропные структуры), и посредством гравитационного падения частиц (анизотропные структуры). Изучается влияние краевых эффектов и размера модельной ячейки на свойства генерируемых структур. В процессе сжатия модельной ячейки принимаются в расчет упругие силы Герца между отдельными частицами, касательные силы трения Катанео-Миндлина-Дересевича и дисперсионные силы притяжения Ван-дер-Ваальса-Гамакера. Расчеты проводятся для монодисперсных порошков с размерами частиц от 10 до 400 nm и для "бескогезивного" порошка, в котором силы притяжения отсутствуют. Показывается, что учет дисперсионных сил позволяет промоделировать размерный эффект в прессовании нанопорошков: снижение прессуемости порошка с уменьшением размера частиц. Анализируются среднее координационное число порошковых систем, осевое и боковое давление, влияние на прессуемость порошка плотности, анизотропности начальной структуры. Обсуждается применимость известной формулы Рамфа для описания размерного эффекта.