本文關(guān)鍵詞：超聲輔助磨削工程陶瓷邊界損傷機理研究　出處：《河南理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 工程陶瓷 超聲振動磨削 邊界質(zhì)量 有限元仿真 磨削力

【摘要】：工程陶瓷的高硬度、高耐磨和抗腐蝕性等優(yōu)良的機械性能使其成功的應用于切削刀具、耐火材料和汽車零部件等領(lǐng)域,但是同時由于其難加工性,也制約了其更為廣泛的使用。超聲輔助加工在一定程度上改善了陶瓷材料難加工特性,提高其加工效率以及工件表面/亞表面質(zhì)量。而隨著科技不斷的進步,目前零件表面/亞表面質(zhì)量已經(jīng)不能滿足精密零件的高標準,其更是對邊界質(zhì)量提出了新的要求�；诖�,本文著重對超聲輔助磨削工程陶瓷邊界損傷機理進行研究。為構(gòu)建有效的工程陶瓷邊界損傷預報模型,本文將從理論基礎(chǔ)、有限元仿真和磨削試驗三個方面對Al2O3、ZTA和Zr O2三種陶瓷的邊界損傷進行討論對比分析。首先,基于壓痕邊緣破碎估測斷裂韌性理論,及普通磨削力和超聲磨削力模型公式構(gòu)建磨削陶瓷邊界損傷預報模型。發(fā)現(xiàn)磨削參數(shù)、超聲參數(shù)和材料特性均對工程陶瓷邊界損傷有一定影響,且材料的斷裂韌性對其邊界損傷影響敏感度較高。其次,利用ABAQUS軟件建立三維單顆磨粒磨削工程陶瓷模型,發(fā)現(xiàn)工程陶瓷在普通磨削和超聲磨削兩種情況下的邊界損傷形式與實際磨削損傷形態(tài)相似,且其磨削力的大小也與實際情況相符。在仿真情況下,其磨削參數(shù)、超聲參數(shù)和材料特性對邊界損傷的影響趨勢與預報模型相同。最后,通過設(shè)計磨削試驗獲得磨削參數(shù)、超聲參數(shù)和材料特性分別與工程陶瓷實際磨削力和邊界損傷值的關(guān)系曲線,并對上面的理論模型和有限元仿真分析結(jié)果進行了數(shù)值驗證,發(fā)現(xiàn):理論公式和有限元分別得到的普通和超聲磨削力數(shù)值與試驗值趨勢相同,其中普通磨削力理論獲得值與對應的試驗值大小偏差較小,幾乎相等;普通預報模型獲得的邊界損傷預報值與試驗值趨勢相同,且數(shù)值大小一致;超聲預報模型利用斷裂韌性角度推測的預報值比超聲降低磨削力角度預報值更接近邊界損傷試驗值。
[Abstract]:High hardness of engineering ceramics, high abrasion resistance and corrosion resistance and excellent mechanical properties which is successfully applied to the field of refractory materials and cutting tools, auto parts etc., but also because of the difficulty of processing, but also restricts its wider use. Ultrasonic assisted machining in a certain extent, improve the ceramic materials the difficult processing characteristics, improve the processing efficiency and surface / sub surface quality. With the continuous progress of science and technology, the surface / sub surface quality can not meet the high standards of precision parts, which is put forward new requirements for the quality of the boundary. Based on this, this paper focuses on the study of the mechanism of ultrasonic assisted grinding engineering ceramic boundary damage. For the construction of engineering ceramics edge damage of the forecasting model, this paper from the theoretical foundation, finite element simulation and grinding experiment three aspects of Al2O3, ZTA and Zr O2 three ceramic Discussion edge damage comparative analysis. Firstly, the indentation edge estimation based on the theory of broken fracture toughness, and normal grinding force and grinding force of ultrasonic grinding of ceramic formula model construction edge damage prediction model. The grinding parameters were found, ultrasonic parameters and material properties have a certain influence on the engineering ceramics and the boundary damage, the fracture toughness of the material on the damage boundary effect of high sensitivity. Secondly, the establishment of three-dimensional single grinding engineering ceramics model by using ABAQUS software, find the boundary damage form of engineering ceramics in ultrasonic grinding and ordinary grinding under two kinds of situations similar to the actual grinding damage form, and the grinding force is consistent with the actual situation. In the simulation case, the the grinding parameters, ultrasonic parameters and material properties on the effect of boundary damage trend and forecast model. Finally, grinding parameters through the grinding experiment design, super Curve of acoustic parameters and material properties respectively with actual engineering ceramic grinding force and boundary damage value, and the above theoretical model and finite element analysis results were verified and found: experimental and numerical theory formula and finite element method respectively for normal and ultrasonic grinding force value of the same trend, the general theory of grinding force get the size of a small deviation, value and the corresponding experimental values are almost equal; boundary damage prediction model for the ordinary value of the same trend with the experimental data, and the numerical size prediction model using ultrasound; prediction of fracture toughness values of the grinding force that angle angle prediction is closer to the experimental value lower than ultrasonic boundary damage.

【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.6

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本文編號：1424076