陶瓷類材料具有硬度高、耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)良性能,在機械、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域均有應(yīng)用,對其需求也日益增強,促使陶瓷材料的加工朝著高質(zhì)量和高效率的方向發(fā)展。然而,作為硬脆性材料的一種,其加工制造較為困難。目前,此類材料主要采用磨削加工。在磨削加工中,砂輪形貌的隨機性、工件材料的性質(zhì)、加工工藝參數(shù)的多樣性使得加工過程具有復(fù)雜性和不確定性。研究這些特性對加工過程及結(jié)果的影響有助于深入認(rèn)識磨削機理,并為改善加工質(zhì)量和提升加工效率提供理論支撐。本文采用物理實驗與離散元數(shù)值仿真結(jié)合的方法開展磨削加工研究,研究了磨粒特性及砂輪形貌對加工過程的影響�？紤]到工件材料缺陷本身的特性,本文在實驗的基礎(chǔ)上建立了包含橢圓微孔洞缺陷的碳化硅陶瓷離散元模型并進(jìn)行了單顆磨粒的磨削研究。最后,建立了砂輪模型,進(jìn)行了不同磨削工藝參數(shù)下的磨削仿真與實驗。本文圍繞上述展開的主要工作如下:（1）采用超景深顯微系統(tǒng)對人造金剛石磨粒及陶瓷結(jié)合劑磨料塊進(jìn)行了觀測,總結(jié)出了磨粒的典型形態(tài)及磨粒在砂輪外表面的分布特點,為后續(xù)的仿真工作中磨粒模型的建立奠定了基礎(chǔ)。（2）采用光學(xué)顯微鏡對碳化硅陶瓷材料進(jìn)行了觀察,實驗結(jié)果顯示材料內(nèi)部的主要缺... 

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)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 砂輪表面檢測及磨粒建模國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 砂輪表面形貌檢測研究
        1.2.2 砂輪表面磨粒建模研究
    1.3 磨削加工國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 磨削加工理論研究
        1.3.2 磨削加工實驗研究
        1.3.3 磨削加工仿真研究
    1.4 陶瓷材料的加工機理
        1.4.1 陶瓷材料的加工模型
        1.4.2 陶瓷材料的去除機理
    1.5 本課題研究技術(shù)路線及來源
第2章 金剛石磨粒及砂輪外表面形貌檢測實驗
    2.1 磨粒及砂輪種類的選擇
    2.2 金剛石磨粒檢測實驗
    2.3 砂輪外表面形貌檢測實驗
    2.4 本章小結(jié)
第3章 碳化硅陶瓷微缺陷檢測及其離散元模型
    3.1 碳化硅陶瓷微缺陷檢測實驗
    3.2 考慮孔洞微缺陷的碳化硅陶瓷離散元模型
        3.2.1 模型的建立與校準(zhǔn)
        3.2.2 含孔洞微缺陷試樣的建模
        3.2.3 試樣受壓過程的仿真
        3.2.4 試樣失效過程分析
        3.2.5 試樣應(yīng)力分析
        3.2.6 試樣力學(xué)性能分析
    3.3 本章小結(jié)
第4章 單顆磨粒磨削碳化硅陶瓷的離散元仿真
    4.1 磨粒與工件模型
        4.1.1 單顆金剛石磨粒離散元模型
        4.1.2 碳化硅陶瓷工件離散元模型
    4.2 單顆金剛石磨粒磨削碳化硅陶瓷仿真過程
        4.2.1 磨削加工仿真方案的確定
        4.2.2 磨削加工仿真的動態(tài)過程
    4.3 單顆磨粒加工碳化硅陶瓷的仿真結(jié)果分析
        4.3.1 磨削加工工件應(yīng)力
        4.3.2 表面及亞表面裂紋損傷
        4.3.3 單顆磨粒磨削力
    4.4 含多孔洞微缺陷工件的磨削加工仿真
        4.4.1 含多孔洞微缺陷工件的加工模型
        4.4.2 孔洞傾角不同時磨削結(jié)果分析
        4.4.3 孔洞長徑比不同時磨削結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 多磨粒磨削加工碳化硅陶瓷的離散元仿真及實驗
    5.1 磨粒均勻分布下的砂輪磨削加工仿真
        5.1.1 砂輪與工件模型
        5.1.2 磨削仿真方案設(shè)計
    5.2 磨削仿真結(jié)果及分析
        5.2.1 磨削加工仿真結(jié)果
        5.2.2 磨削加工表面及亞表面裂紋數(shù)分析
        5.2.3 磨削加工損傷深度分析
        5.2.4 法向磨削力分析
        5.2.5 切向磨削力分析
    5.3 磨粒形態(tài)及分布隨機的砂輪磨削加工仿真
        5.3.1 砂輪及工件模型
        5.3.2 不同工藝參數(shù)下的磨削仿真
    5.4 金剛石砂輪磨削碳化硅陶瓷實驗研究
        5.4.1 實驗條件及方案
        5.4.2 不同磨削工藝參數(shù)下的磨削實驗
    5.5 磨削仿真與實驗結(jié)果分析
        5.5.1 工件表面形貌觀察與分析
        5.5.2 磨削深度對表面及亞表面損傷的影響
        5.5.3 磨削速度對表面及亞表面損傷的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]單顆磨粒磨削AISI 1045鋼的磨削力實驗研究[J]. 張琤,李光,馬志飛,梁國星,呂明.  太原理工大學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[3]不同形狀磨粒隨機分布磨料表面的三維建模仿真[J]. 段念,王文珊,于怡青,黃輝.  東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[4]工程陶瓷的技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J]. 肖漢寧,劉井雄,郭文明,高朋召.  機械工程材料. 2016(06)
[5]基于球切多面體和光密度的砂輪建模與測量[J]. 鄧朝暉,趙小雨,劉偉,萬林林.  機械工程學(xué)報. 2016(21)
[6]單顆金剛石磨粒切削氮化硅陶瓷仿真與試驗研究[J]. 劉偉,鄧朝暉,萬林林,趙小雨,皮舟.  機械工程學(xué)報. 2015(21)
[7]基于光滑粒子流體動力學(xué)法單顆磨粒超聲輔助磨削陶瓷材料的磨削力仿真研究[J]. 米召陽,梁志強,王西彬,周天豐,趙文祥,田夢.  兵工學(xué)報. 2015(06)
[8]基于多顆磨粒隨機分布的虛擬砂輪建模及磨削力預(yù)測[J]. 張祥雷,姚斌,馮偉,沈志煌.  航空學(xué)報. 2014(12)
[9]考慮空位缺陷的單晶硅納米級磨削過程的分子動力學(xué)仿真[J]. 郭曉光,張亮,金洙吉,郭東明.  中國機械工程. 2013(10)
[10]面向工程陶瓷的單顆金剛石磨粒劃擦磨損規(guī)律[J]. 王健全,田欣利,唐修檢,張保國,李富強.  金剛石與磨料磨具工程. 2012(03)

博士論文
[1]基于單顆磨粒切削的氮化硅陶瓷精密磨削仿真與實驗研究[D]. 劉偉.湖南大學(xué) 2014

碩士論文
[1]基于離散元素法的砂輪建模與磨削仿真研究[D]. 李灝楠.東北大學(xué) 2014
[2]硬質(zhì)合金高速磨削溫度的有限元仿真研究[D]. 徐慧.湖南大學(xué) 2012
[3]金屬切削過程及內(nèi)圓磨削過程有限元仿真[D]. 陳志剛.湘潭大學(xué) 2007



本文編號：3686957