因氮化硅工程陶瓷具有高強度、高硬度、抗磨損、耐高溫、耐化學腐蝕、熱膨脹系數(shù)小和抗氧化,與金屬材料相比的低密度和增韌改性等優(yōu)良機械性能,廣泛應(yīng)用于機械、化工、電子、能源、冶金、國防軍工以及航空航天等重要領(lǐng)域。本文以氮化硅陶瓷精密磨削加工為研究對象,采用分子動力學與有限元進行單顆金剛石磨粒切削氮化硅陶瓷的微觀到宏觀的多種尺度仿真,并通過實驗對仿真結(jié)果進行驗證。從仿真與實驗多角度分析氮化硅陶瓷的材料去除機理,延性域磨削機理和延脆轉(zhuǎn)變機理,為實現(xiàn)氮化硅陶瓷的高效低損傷延性域磨削提供理論依據(jù)。具體研究工作內(nèi)容包括:（1）建立納米球體金剛石磨粒分子模型和氮化硅超級晶胞模型,利用LAMMPS軟件依據(jù)分子動力學理論建立單顆金剛石切削氮化硅陶瓷納米級模型,從不同的切削速度、切削深度考慮,實現(xiàn)材料的納米級去除過程的動態(tài)仿真。從氮化硅原子狀態(tài)、切削應(yīng)力和動勢能變化的角度研究材料納米切削過程,分析切削速度和切削深度對氮化硅表面延性變形的影響,并解釋氮化硅陶瓷的納米級延性域加工機理。（2）基于Johnson-Holmquist脆性材料本構(gòu)模型,選用截角八面體模擬金剛石磨粒,采用有限元方法進行單顆磨粒切削氮化硅陶... 

【文章來源】：湖南科技大學湖南省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 單顆磨粒切削仿真技術(shù)
        1.2.2 單顆磨粒切削實驗技術(shù)
        1.2.3 硬脆材料的材料去除機理
        1.2.4 硬脆材料的延性域磨削機理
    1.3 課題來源
    1.4 研究內(nèi)容
第2章 氮化硅陶瓷延性域加工的分子動力學仿真
    2.1 氮化硅納米級切削的分子動力學理論與建模
        2.1.1 分子動力學理論基礎(chǔ)
        2.1.2 工件—刀具模型建立
    2.2 仿真方案設(shè)計
    2.3 納米切削氮化硅材料去除機理研究
        2.3.1 納米切削材料去除過程及應(yīng)力分析
        2.3.2 不同切削速度的動能、勢能變化分析
        2.3.3 不同切削深度的動能、勢能變化分析
    2.4 納米級切削氮化硅陶瓷的延性域加工機理分析
        2.4.1 延性加工性能的數(shù)值化量度
        2.4.2 不同加工參數(shù)下氮化硅延性加工規(guī)律
    2.5 本章小結(jié)
第3章 單顆磨粒切削氮化硅陶瓷有限元仿真
    3.1 單顆磨粒切削工件的幾何運動分析
        3.1.1 單顆磨粒與工件接觸的物理描述
        3.1.2 單顆磨粒切削工件的運動學分析
        3.1.3 壓痕力學中的臨界切削深度
    3.2 磨粒與工件材料本構(gòu)模型
        3.2.1 磨粒模型
        3.2.2 工件材料本構(gòu)模型
    3.3 加工仿真模型與參數(shù)加載
    3.4 仿真結(jié)果與分析
        3.4.1 材料去除過程分析
        3.4.2 延脆轉(zhuǎn)變過程分析
        3.4.3 切削速度對延脆轉(zhuǎn)變臨界切削深度的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 單顆磨粒切削氮化硅陶瓷實驗
    4.1 實驗方案
        4.1.1 實驗平臺
        4.1.2 實驗設(shè)計
    4.2 實驗結(jié)果與分析
        4.2.1 工件表面形貌分析
        4.2.2 切削速度對材料臨界切削深度的影響
        4.2.3 延脆轉(zhuǎn)變過程分析
    4.3 延性域臨界磨削深度模型研究
        4.3.1 氮化硅陶瓷的増韌效應(yīng)分析
        4.3.2 延性域動態(tài)臨界磨削深度模型構(gòu)建
    4.4 延性域動態(tài)臨界磨削深度模型試驗驗證
        4.4.1 試驗加工平臺與方案
        4.4.2 結(jié)果分析與驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 論文總結(jié)
    5.2 論文展望
參考文獻
附錄A 攻讀學位期間發(fā)表論文目錄
致謝


【參考文獻】：
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本文編號：3035992