The 7th National Conference on Computational Mechanics of Granular Materials in conjunction with The 4th International Symposium on Computational Particle Technology (CMGM-2024 & CPT-2024)

烧结是将陶瓷和金属粉末加工成致密化块体的关键技术，在增材制造、粉末冶金、固态电池等领域具有广泛的应用。通过烧结技术制备具有定制力学性能的产品和预测烧结引起的结构变形等需要对制造过程中微观结构的演化具有深入理解。然而，在介观尺度，如何考虑粉末材料致密化的关键机理—即粉末材料的收缩变形，建立模拟微观结构演变的计算力学方法，仍然是一个挑战。这个挑战存在的根本原因在于引起粉末变形的热力学驱动力无法从现有模型的自由能中推导出来。在这项工作中，基于相场法，我们提出了一个新的烧结相场-细观力学模型，定义了一个统一的能量定律，利用变分原理推导出了描述烧结中微观结构演变的控制方程，并将引起粉末变形的驱动力表达为表面张力和晶界张力。我们的方法确保了建立的烧结相场-细观力学模型具有热力学上的一致性，并且粉末材料烧结变形的力由系统自由能的变分推导而来。因此，所提出的烧结相场-细观力学模型保证了微观结构的演化朝着降低系统能量的方向进行，并通过与经典算例理论分析的对比，验证了提出模型的正确性。

粉末材料，烧结，增材制造，细观力学，相场法