隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,對(duì)產(chǎn)品的加工精度的要求越來越高,超精密加工綜合了多種技術(shù),是作為獲得高精度產(chǎn)品的必要手段。超精密切削作為超精密加工中的一個(gè)重要領(lǐng)域,是一種復(fù)雜的新技術(shù),由于切削厚度為納米級(jí),又稱之為納米切削。與傳統(tǒng)切削不一樣,在納米切削中刀具和工件被看作是原子或者分子的集合體,切削過程在本質(zhì)上呈現(xiàn)出原子的離散現(xiàn)象,所以需從分子或者原子的角度來對(duì)納米切削過程進(jìn)行研究。然而,原子級(jí)尺度的實(shí)驗(yàn)研究成本很高,且對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求苛刻,因此分子動(dòng)力學(xué)成為有效研究納米切削的必然選擇。NiTi形狀記憶合金由于其良好的形狀記憶效應(yīng)和超彈性,運(yùn)用于航空和醫(yī)療等重要領(lǐng)域,所以對(duì)NiTi形狀記憶合金的元器件的加工精度要求非常高。為了了解NiTi形狀記憶合金的納米切削機(jī)理,從而節(jié)約其納米切削加工時(shí)的成本;本文以分子動(dòng)力學(xué)方法為研究手段,重點(diǎn)研究NiTi形狀記憶合金的納米切削機(jī)理�；诓煌邢鳁l件下進(jìn)行納米切削的分子動(dòng)力學(xué)模擬,找出在不同切削參數(shù)和不同初始溫度對(duì)NiTi形狀記憶合金切削過程的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下:1.根據(jù)已有的納米切削的分子動(dòng)力學(xué)研究,再結(jié)合NiTi形狀記憶合金的馬氏體相變特征;選... 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

NiTi合金的兩種晶體結(jié)構(gòu)（左邊為奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，右邊為馬氏體體晶體結(jié)構(gòu)）

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論4圖1.2溫度與應(yīng)力誘發(fā)NiTi合金相變的關(guān)系圖本文目的是利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法建立NiTi形狀記憶合金的納米切削仿真模型，從微觀角度對(duì)納米切削過程進(jìn)行分析。通過求解NiTi合金原子在納米切削仿真過程中的位移和速度，從而分析不同切削參數(shù)和不同初始溫度對(duì)NiTi合金材料納米切削過程的影響規(guī)律，得出NiTi合金的納米切削機(jī)理，為NiTi形狀記憶合金超精密切削提供理論支持。1.2國內(nèi)外基于分子動(dòng)力學(xué)的納米切削仿真研究現(xiàn)狀上世紀(jì)八十年代末美國勞倫斯實(shí)驗(yàn)室最早將分子動(dòng)力學(xué)模擬運(yùn)用于切削加工中，J.Belak等[14,15]對(duì)單晶銅的納米切削過程進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)仿真研究，揭開了納米切削過程的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究的序幕。隨后國內(nèi)外大批學(xué)者開始在此方向上展開大量研究，利用分子動(dòng)力學(xué)對(duì)不同材料進(jìn)行不同切削方式的納米切削仿真模擬；從微觀角度分析了許多材料的納米切削過程，了解了其納米切削機(jī)理，并且有效地推動(dòng)了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法在超精密切削中的應(yīng)用以及超精密切削的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品精度的需求也不斷升高，所以超精密加工一直在不斷發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)模擬作為超精密切削加工的一個(gè)重要手段，因此關(guān)于利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究納米切削機(jī)理的成果也越來越多。目前，有一部分材料的納米切削機(jī)理都得到了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的證實(shí)，并且運(yùn)用于實(shí)際的超精密切削加工中。為了使更多材料的納米切削機(jī)理得到了解并運(yùn)用于實(shí)際加工過程，各國學(xué)者不斷的利用分子動(dòng)力學(xué)對(duì)各種材料的納米切削過程展開研究。近年來，英國學(xué)者S.Goel等[16]利用分子動(dòng)力學(xué)研究了單點(diǎn)金剛石車削（SinglePointDiamondTurning，SPDT）Si的過

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章分子動(dòng)力學(xué)方法及NiTi合金切削仿真模型10Ui(rij)——j原子對(duì)i原子的作用力以上為系統(tǒng)中粒子的運(yùn)動(dòng)方程，在初始條件設(shè)置完的情況下，比如系統(tǒng)原子間的勢(shì)函數(shù)，這樣就可以求解系統(tǒng)中每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)方程。分子動(dòng)力學(xué)中粒子的運(yùn)動(dòng)方程有多種求法，再此就不一一列舉，而這個(gè)算法的選用對(duì)模擬結(jié)果會(huì)有一定的影響，本文考慮模擬的穩(wěn)定性而選用Velocity-Verlet算法，Velocity-Verlet算法的表達(dá)式為：21()()()()2rttrtvttatt(2.2)1()()[()()]2vttvttatatt(2.3)式中，r(t+δ)、r(t)——不同時(shí)刻的位置v(t+δ)、v(t)——不同時(shí)刻的速度a(t+δ)、a(t)——不同時(shí)刻的加速度綜合以上得出了Velocity-Verlet算法的流程，具體流程如圖2.1所示：圖2.1Velocity-Verlet算法的流程圖2.1.2分子動(dòng)力學(xué)仿真程序流程的設(shè)計(jì)通過以上對(duì)分子動(dòng)力學(xué)的簡介了解到，只要將初始值設(shè)定好就可以確定模型以及模型的運(yùn)動(dòng)，因此NiTi形狀記憶合金納米切削模型建立的第一步是設(shè)置納米切削

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米尺度切削單晶鍺裂紋萌生研究[J]. 馬一鳴,李珊,楊曉京,李金樂.  兵器材料科學(xué)與工程. 2020(04)
[2]單晶鍺納米切削過程分子動(dòng)力學(xué)仿真與實(shí)驗(yàn)研究（英文）[J]. 羅良,楊曉京.  稀有金屬材料與工程. 2019(12)
[3]納米多晶銅單點(diǎn)金剛石切削亞表層損傷機(jī)理[J]. 王全龍,張超鋒,武美萍,陳家軒.  中國機(jī)械工程. 2019(23)
[4]多晶鍺塑性切削機(jī)制和力學(xué)特性的仿真研究[J]. 余證,楊曉京,劉寧.  兵器材料科學(xué)與工程. 2020(01)
[5]基于分子動(dòng)力學(xué)的磨粒微切削單晶鐵數(shù)值分析[J]. 李俊燁,劉洋,盧慧,孟文卿,楊兆軍,張心明.  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2019(05)
[6]單晶SiC微切削機(jī)理分子動(dòng)力學(xué)建模與仿真研究[J]. 王超,李淑娟,柴鵬,嚴(yán)俊超,李言.  兵工學(xué)報(bào). 2018(08)
[7]從頭計(jì)算分子動(dòng)力學(xué)[J]. 趙宇軍,姜明,曹培林.  物理學(xué)進(jìn)展. 1998(01)
[8]形狀記憶合金及其在高速切削加工中的應(yīng)用[J]. 王曉光,任誼峰.  國外建材科技. 1996(01)

博士論文
[1]NiTi形狀記憶合金的超彈性及醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究[D]. 劉曉鵬.大連理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]鎳鈦形狀記憶合金細(xì)觀力學(xué)單晶模型[D]. 董鑫.大連理工大學(xué) 2016
[2]AlN/TiN體系的修正嵌入原子相互作用勢(shì)函數(shù)的研究[D]. 李娟麗.重慶大學(xué) 2015
[3]單晶硅納米級(jí)切削過程的分子動(dòng)力學(xué)仿真研究[D]. 寇云鵬.燕山大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3110591