鋁基碳化硅是金屬基復(fù)合材料的一種,它具有低密度、高比強度、高比剛度、高韌性、高耐磨性和良好的抗疲勞性,以及耐高溫、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用于軍用和民用等多個領(lǐng)域,如航空航天、汽車工業(yè)、電子封裝、光學(xué)儀器等。但鋁基碳化硅復(fù)合材料的硬度高、脆性大,屬于難加工材料。在鋁基碳化硅的加工中刀具磨損嚴(yán)重,加工表面產(chǎn)生的缺陷多,導(dǎo)致切削的準(zhǔn)確性降低,影響裝配精度和工件的使用壽命,制約了鋁基碳化硅復(fù)合材料在實際中的應(yīng)用。因此,對鋁基碳化硅復(fù)合材料的加工工藝進(jìn)行研究十分重要。本文針對鋁基碳化硅復(fù)合材料微切削有限元仿真方法與表面完整性進(jìn)行了理論分析及實驗研究。首先,采用三種方法對鋁基碳化硅復(fù)合材料切削過程進(jìn)行建模:第一、等效均質(zhì)模型,不考慮鋁基碳化硅復(fù)合材料的材料結(jié)構(gòu),本構(gòu)方程僅反映均質(zhì)材料屬性;第二、多相混合模型,鋁基體和SiC顆粒采用不同的本構(gòu)模型,觀察切削過程中的材料結(jié)構(gòu)的變化情況;第三、多相混合內(nèi)聚力模型,在多相混合模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn),將SiC顆粒與鋁基體之間通過內(nèi)聚力單元進(jìn)行結(jié)合,可以更好地模擬應(yīng)力的傳遞過程以及SiC顆粒的脫粘過程。然后,對鋁基碳化硅復(fù)合材料進(jìn)行單因素微槽銑削實驗,... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋁合金的仿真切削和SiC脆性斷裂模型

a) b)圖 1.2 鋁合金的仿真切削和 SiC 脆性斷裂模型a) 高強度鋁合金切削仿真模型 b) 脆性斷裂模型中的單元刪除角度可以觀察 SiCp/Al 復(fù)合材料切削過程中切削力和應(yīng)力場等情況。Tang et al.[17]將 SiCp/Al 復(fù)合材料的材料屬性等效均質(zhì)件對 SiCp/Al 復(fù)合材料建立了二維正交切削模型，如圖 1.3 頓圓半徑對 SiCp/Al 復(fù)合材料加工的影響，得到結(jié)果表明刀具度的影響較小，對切削力的影響較大，而且大的刀具刃口頓圓而微觀模型可以更好地研究切削加工過程中復(fù)合材料的微觀的去除過程進(jìn)行進(jìn)一步的研究與討論。Shui et al.[18]利用 AB SiCp/Al 復(fù)合材料進(jìn)行建模，針對隨機分布的不同形狀顆粒材料的切削模型，同時又建立了體積分?jǐn)?shù)為 30%的 SiCp/A中顆粒形狀為任意多邊形的模型，并得到了相關(guān)切削力曲線

圖 1.4 2024 鋁合金及 SiCp/Al 復(fù)合材料多相混合模型切削力曲線圖t al.和 A. Pramanik et al.[19-20]對 SiCp/Al 復(fù)合材料建立了圓形單 S型（如圖 1.5a 所示）和圓形多 SiC 顆粒正交切削仿真模型，研 SiC 顆粒位置的關(guān)系。Liu et al.認(rèn)為微銑削過程中表面缺陷主要位置的影響，在模型中調(diào)整刀具位置，將不同刀具位置的切削陷形成的可能原因。A. Pramanik et al.也通過有限元法建立切削場與應(yīng)變場的變化過程，并且將刀具路徑和顆粒位置總結(jié)為三削路徑的顆粒，第二種切削路徑上方的顆粒，第三種為切削路所示。2014 年到 2015 年期間，Wang B B et al.[21]和 Wang T et al[22行了研究。其中，Wang B B et al.選取鋁基體的型號為 6061，不同體積的 SiCp/Al 復(fù)合材料進(jìn)行了建模，得到了相關(guān)的應(yīng)力分布不僅僅是刀具與 SiCp/Al 復(fù)合材料的接觸有關(guān)，而且與顆最后將加工后結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)有相似部分。Tal 復(fù)合材料的加工表面缺陷進(jìn)行了實驗研究，并對該模型建立圓模擬了機械加工產(chǎn)生的缺陷。


本文編號：3448165