制造業(yè)的快速發(fā)展使得機(jī)械產(chǎn)品對(duì)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(yīng)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(duì)工件表面的碰撞切削是磨粒流加工的主要作用機(jī)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(jié)構(gòu)理論,以碳化硅磨粒微切削鐵碳合金工件材料為研究對(duì)象,通過對(duì)磨粒微切削的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)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(jī)制。磨粒流加工過程受多種加工因素的影響,不同因素對(duì)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(duì)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(zhì)量分?jǐn)?shù))條件進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)數(shù)值分析。研究發(fā)現(xiàn)系綜溫度對(duì)原子能量影響最為直接,原子能量的不同導(dǎo)致了微切削時(shí)工件表面形貌的差異,適當(dāng)提高系綜溫度可減少工件內(nèi)部缺陷結(jié)構(gòu)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(dǎo)致工件原子位移存在較大差別,同時(shí)造成切削力和能量變化的不同,材料內(nèi)晶格及位錯(cuò)變化也存在明顯差異,一定范圍內(nèi)較大的切削速度在提高加工效率的同時(shí)仍可保證加工質(zhì)量,較... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

磨粒流加工原理圖

分子動(dòng)力學(xué)方法是目前應(yīng)用最廣泛的計(jì)算宏觀復(fù)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(jì)算復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)與學(xué)性質(zhì)的能力及準(zhǔn)確性，其模擬系統(tǒng)中粒子的運(yùn)動(dòng)具有了確定的物理依據(jù)。同時(shí)得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性與熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為相關(guān)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(duì)凝聚態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模模擬過程中首先識(shí)別一對(duì)碰撞的硬球模型并記錄產(chǎn)生碰撞的時(shí)間與此時(shí)所有模位置，然后利用線性動(dòng)量守恒原理計(jì)算發(fā)生碰撞后兩個(gè)硬球模型的速度，不斷重個(gè)過程直到碰撞結(jié)束。在這個(gè)模型中，當(dāng)球體中心之間的距離等于球體直徑時(shí)會(huì)完全彈性碰撞，碰撞時(shí)球體沿直線以恒定速度運(yùn)動(dòng)，模擬中對(duì)勢形式如圖 2.1(。他們在其他一些相關(guān)的模擬中還使用了方阱勢，當(dāng)兩個(gè)模型之間低于截止距離，其相互作用能量為無窮大，當(dāng)兩個(gè)模型之間超過截止距離 σ2時(shí)，其相互作用能零，當(dāng)在兩個(gè)截至距離 σ1和 σ2之間時(shí)，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(duì)流體性質(zhì)較為實(shí)用的見解。但是由于當(dāng)時(shí)模擬水平及計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，他們僅模擬量硬球模型的運(yùn)動(dòng)，并不能對(duì)凝聚態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行完整的描述。

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

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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