本文關(guān)鍵詞：單晶銅超精密切削的粗�；肿觿�(dòng)力學(xué)模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超精密加工已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品需要高精度制造，同時(shí)大多數(shù)精密元件的幾何精度都要控制在納米級(jí)以內(nèi)。因此在納米尺度內(nèi)研究金屬的切削加工對(duì)超精密加工的發(fā)展具有重要意義。 有限元方法是較早的超精密加工模擬方法，但是忽略了材料內(nèi)部的微小元素的影響；傳統(tǒng)的MD方法（Molecular Dynamics）雖然能夠分析原子及分子固體模型的微觀加工特征，但計(jì)算速度受到計(jì)算機(jī)硬件條件的制約，只能在較小的空間尺度內(nèi)進(jìn)行計(jì)算；CGMD方法（Coarse Grained Molecular Dynamics）是一種能實(shí)現(xiàn)多重尺度模擬的方法，基于有限元方法中權(quán)重函數(shù)的概念，節(jié)點(diǎn)的受力和運(yùn)動(dòng)則遵循分子動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)方式，故能在不同尺度下通過(guò)修正勢(shì)能函數(shù)實(shí)現(xiàn)超精密加工的模擬，并在保證計(jì)算精度的同時(shí)提高計(jì)算速度。 本文首在闡述CGMD方法的理論基礎(chǔ)和勢(shì)能函數(shù)修正模式的基礎(chǔ)上，對(duì)同一模型分別采用MD方法和CGMD方法建立切削模型并分別計(jì)算，對(duì)比計(jì)算結(jié)果得到以下結(jié)論：對(duì)于同一模型，粗粒化系數(shù)為2的CGMD方法計(jì)算速度約為MD方法的8倍，而CGMD模型能夠計(jì)算得到與MD模型相似的結(jié)果，，從而肯定了CGMD方法對(duì)單晶銅超精密切削系統(tǒng)的適用性。 基于CGMD方法，文章探討單晶銅超精密切削行為。模擬結(jié)果表明單晶銅切削過(guò)程實(shí)質(zhì)為原子的剪切和擠壓。隨著切削過(guò)程的進(jìn)行，刀具下方的單晶銅原子受到切削刃的擠壓和剪切作用發(fā)生晶格變形，晶格斷裂原子錯(cuò)位形成非晶層；已加工表面斷裂的原子晶格與刀具下方的非晶態(tài)原子結(jié)合，形成已加工表面的變質(zhì)層；刀具前方的原子不能與其他原子結(jié)合，形成切屑堆積在刀具前方并脫離工件；工件中發(fā)生晶格缺陷的晶格數(shù)不斷增加。 文章討論了不同切削參數(shù)對(duì)單晶銅超精密切削過(guò)程的影響，其中切削厚度對(duì)切削過(guò)程的影響較大，隨著切削厚度的增加，切削中工件原子間的擠壓和晶格變形現(xiàn)象加劇，切向和法向切削力也增大，加工表面粗糙度增大；切削速度的增加同樣也導(dǎo)致了切削力的增加，但對(duì)系統(tǒng)中加工表面質(zhì)量和工件晶格缺陷影響較小；刀具前角的增大有利于得到質(zhì)量高的加工表面，加工過(guò)程中刀具受力較小，系統(tǒng)能量偏低，但容易導(dǎo)致刀具強(qiáng)度不足；刀具后角的增大能有效減少刀具后刀面和加工表面的摩擦，有利于得到較小的切削能量、較小的切削力和較高的表面質(zhì)量；刀具切削刃鈍圓半徑對(duì)加工表面質(zhì)量影響較大，隨著鈍圓半徑的增大，加工表面質(zhì)量變差，系統(tǒng)能量和切削力減少。 文章還討論了點(diǎn)缺陷的存在對(duì)單晶銅超精密切削過(guò)程的影響，模擬結(jié)果顯示隨著工件中點(diǎn)缺陷比例的增加，晶格中原子間鍵作用力減弱，晶格更易發(fā)生變形和斷裂，加工表面粗糙度增加，系統(tǒng)勢(shì)能和刀具切削力減小，切削完成后工件中存在更多的晶體缺陷。 本文首次將CGMD方法應(yīng)用在金屬超精密切削的模擬研究中，并成功解釋了單晶銅納米切削過(guò)程，擴(kuò)展了分子動(dòng)力學(xué)方法的模擬尺度，對(duì)超精密加工領(lǐng)域的跨尺度模擬有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：CGMD 粗�；� 單晶銅 切削參數(shù) 點(diǎn)缺陷
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG146.11;TG506
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 超精密加工的研究意義11-13
• 1.3 金屬超精密切削研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 理論研究現(xiàn)狀13
• 1.3.2 模擬研究現(xiàn)狀13-18
• 1.4 粗粒化分子動(dòng)力學(xué)方法學(xué)(CGMD)18
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 單晶銅超精密切削過(guò)程的粗�；M與結(jié)果分析21-51
• 2.1 引言21-22
• 2.2 單晶銅超精密切削的分子模擬22-30
• 2.2.1 模型選擇22-23
• 2.2.2 原子間勢(shì)能函數(shù)23-27
• 2.2.3 運(yùn)動(dòng)方程的建立及求解27-28
• 2.2.4 初始化模型28-29
• 2.2.5 系統(tǒng)弛豫29
• 2.2.6 計(jì)算并分析結(jié)果29-30
• 2.3 單晶銅超精密切削的全原子模擬30-34
• 2.3.1 工件和刀具模型30-31
• 2.3.2 全原子模型31-33
• 2.3.3 全原子模型勢(shì)能參數(shù)33-34
• 2.4 單晶銅超精密切削的 CGMD 模型34-38
• 2.4.1 粗粒化分子動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)34-36
• 2.4.2 工件和刀具粗�；Ｐ�36
• 2.4.3 粗粒化模型36-37
• 2.4.4 CGMD 模型勢(shì)能參數(shù)37-38
• 2.5 弛豫過(guò)程的分析與比較38-40
• 2.6 切削過(guò)程分析與比較40-48
• 2.6.1 切削構(gòu)象40-42
• 2.6.2 切削力42-44
• 2.6.3 切削能量44-45
• 2.6.4 晶體缺陷45-48
• 2.7 本章小結(jié)48-51
• 第3章 切削參數(shù)對(duì)單晶銅超精密切削的影響51-85
• 3.1 引言51
• 3.2 切削厚度的影響51-58
• 3.3 切削速度的影響58-64
• 3.4 刀具形狀的影響64-83
• 3.4.1 刀具前角的影響65-72
• 3.4.2 刀具后角的影響72-77
• 3.4.3 切削刃鈍圓半徑的影響77-83
• 3.5 本章小結(jié)83-85
• 第4章 晶體點(diǎn)缺陷對(duì)單晶銅超精密切削的影響85-93
• 4.1 引言85
• 4.2 點(diǎn)缺陷的影響85-92
• 4.3 本章小結(jié)92-93
• 第5章 總結(jié)與展望93-97
• 5.1 本文總結(jié)93-94
• 5.2 展望94-97
• 參考文獻(xiàn)97-103
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果103-104
• 致謝104

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：單晶銅超精密切削的粗�；肿觿�(dòng)力學(xué)模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：309665