制造業(yè)的快速發(fā)展使得機械產(chǎn)品對其精度的要求也隨之提高,鐵碳合金作為最常見的合金材料之一,被廣泛應用于精密零件的加工制造。磨粒流加工能夠有效提高零件表面光潔度,磨粒對工件表面的碰撞切削是磨粒流加工的主要作用機制。為探索磨粒與工件間的微切削現(xiàn)象,本研究基于微觀尺度摩擦與材料晶態(tài)結構理論,以碳化硅磨粒微切削鐵碳合金工件材料為研究對象,通過對磨粒微切削的動態(tài)過程進行分子動力學數(shù)值模擬,揭示磨粒流加工鐵碳合金材料的微切削作用機制。磨粒流加工過程受多種加工因素的影響,不同因素對加工過程的作用方式存在差別,并產(chǎn)生不同的加工效果。本研究對碳化硅磨粒微切削鐵碳合金工件過程中不同的系綜溫度、切削速度、切削角度和C原子含量(質量分數(shù))條件進行了分子動力學數(shù)值分析。研究發(fā)現(xiàn)系綜溫度對原子能量影響最為直接,原子能量的不同導致了微切削時工件表面形貌的差異,適當提高系綜溫度可減少工件內部缺陷結構的產(chǎn)生;不同切削速度和切削角度在工件表面形成了不同的切削形貌,導致工件原子位移存在較大差別,同時造成切削力和能量變化的不同,材料內晶格及位錯變化也存在明顯差異,一定范圍內較大的切削速度在提高加工效率的同時仍可保證加工質量,較... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

磨粒流加工原理圖

分子動力學方法是目前應用最廣泛的計算宏觀復雜體系的方法，發(fā)展至今，研者建立了許多適用于不同材料體系的力場模型，極大提升了計算復雜體系結構與學性質的能力及準確性，其模擬系統(tǒng)中粒子的運動具有了確定的物理依據(jù)。同時得系統(tǒng)的動態(tài)特性與熱力學統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為相關研究的理論分析提供了重要的依據(jù)1957 年，Alder 和 Wainwright 利用硬球模型對凝聚態(tài)系統(tǒng)進行了分子動力學模模擬過程中首先識別一對碰撞的硬球模型并記錄產(chǎn)生碰撞的時間與此時所有模位置，然后利用線性動量守恒原理計算發(fā)生碰撞后兩個硬球模型的速度，不斷重個過程直到碰撞結束。在這個模型中，當球體中心之間的距離等于球體直徑時會完全彈性碰撞，碰撞時球體沿直線以恒定速度運動，模擬中對勢形式如圖 2.1(。他們在其他一些相關的模擬中還使用了方阱勢，當兩個模型之間低于截止距離，其相互作用能量為無窮大，當兩個模型之間超過截止距離 σ2時，其相互作用能零，當在兩個截至距離 σ1和 σ2之間時，其相互作用能量為 e0，其圖形形式如圖 2.示。雖然這種簡單的相互作用模型存在許多不足之處，卻仍然提供了許多對流體性質較為實用的見解。但是由于當時模擬水平及計算機技術的限制，他們僅模擬量硬球模型的運動，并不能對凝聚態(tài)系統(tǒng)進行完整的描述。

圖 2.2 Lennard-Jones 勢函數(shù)述如圖 2.2 所示，當兩原子間距離為 σ 時子間的相互作用就越強。原子間相互作截斷距離 rc，當原子間距超過 rc時，認為Atom Method)勢，也被稱作嵌入原子勢，泛函理論為基礎而發(fā)展起來的勢能函數(shù)多體勢，能夠較為準確的描述金屬原子描述上具有很高的精度，因此廣泛應用形式為：,1( ) ( )2ij ij i ii j iE = φ r + Fρ( )i j ijj iρ ρr≠=

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2923527