傳統(tǒng)的金屬切削研究方法主要是常規(guī)切削實驗﹑切削組織晶相觀察以及有限元仿真。常規(guī)實驗方法無法對切削過程中的應力應變等量進行直接的觀察與測量,對于已存在的非接觸全場應變測量法主要有光彈法,該方法存在實驗夾具設計復雜,測量分辨率不高的問題。有限元仿真十分依賴于材料本構參數(shù)與邊界條件的選擇,其結(jié)果不具有足夠說服力。基于以上原因,本論文搭建了切削成像平臺,分別采用雙幀相機和高速相機對切削區(qū)域進行觀察,并通過數(shù)字圖像相關的方法分析出切削區(qū)域速度場、應變場以及應力場,進一步揭示了切屑形成的機理。本論文研究內(nèi)容主要包括以下三大章節(jié):第二章介紹了數(shù)字圖像相關算法的詳細實現(xiàn)過程,包括各種匹配準則、牛頓高斯迭代算法、局部最優(yōu)路徑搜索。并將五次樣條插值應用在DIC算法中,提出了基于散點圖的速度場優(yōu)化算法。該章節(jié)所介紹算法應用于后續(xù)圖像速度場分析部分,并在第四章的軟件中對其進行了具體實現(xiàn)。第三章對鎳鋁青銅正交車削實驗結(jié)果進行分析,首先設計并構建了高速相機實驗平臺和雙幀相機實驗平臺,然后分析了不同切削參數(shù)下的位移場、切削力。通過位移場計算出亞表層應變分布,從實驗角度發(fā)現(xiàn)了亞表層應變的指數(shù)衰減規(guī)律及前刀面的應變分布... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

網(wǎng)格子集變形圖

圖 3 - 3 雙幀相機實驗平臺雙幀相機實驗平臺如圖 3 - 3 所示，整個實驗平臺在臥式車床上完成，夾具為圓筒形，片狀工件通過螺釘鎖緊在夾具上，激光導光臂通過磁座固定姿態(tài)，刀具安裝在測力儀上，切削時刀具沿 X 方向進給，相機最終通過夾具固定在托盤上，因此鏡頭與刀具保持相對靜止。夾具上裝有金屬鐵片，由磁座夾持接近開關。當接近開關接近金屬鐵片時，多通道信號脈沖發(fā)生器開始工作，通過多路延時信號觸發(fā)激光、相機、測力儀開始工作，保證信號同步。雙幀相機是指的在很短的曝光時間間隔拍攝兩張圖片，從而捕捉到高速運動的物體。本次實驗的雙幀相機采用德國 PCO 公司的 pixel fly，曝光時間間隔最短可達1 微秒，而第二張圖像不控制曝光時間。因此必須要有相應高精度的同步光源，使得激光發(fā)射落在相機的曝光時間內(nèi)。激光具有兩路光路信號，每束激光脈沖寬度在納秒級別，激光控制器共具有四路信號：外部時鐘 1、外部調(diào) Q 信號 1、外部時鐘

相機：激光：280 s280 s t圖 3 - 4 設備工作時序分析圖采用 DIC 對工件表面變形進行分析，工件表面必須首先進行打磨，再進行噴涂處理，使工件表面形成隨機、均勻而致密的散斑，便于做相關分析。金屬表面也存在著自然紋理，但自然紋理分布不均勻，很可能存在局部區(qū)域特征過少而導致無法分析的問題。為了形成散斑，可以采用噴墨方式，但墨滴顆粒很難做到小尺寸，因此只能用于比較宏觀的觀察（例如拉壓實驗）。本論文實驗在高放大倍數(shù)下，不適合噴墨方式�；谝陨峡紤]，本次實驗采取噴砂處理，通過在工件表面以一定壓力噴灑硅粉末，對表面形成散斑。刀具需要磨削觀察面至平面，磨削前角和后角至指定角度。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎳鋁青銅切削加工本構模型參數(shù)辨識（英文）[J]. 付中濤,楊文玉,曾思琪,郭步鵬,胡樹兵.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(04)
[2]高速切削鋸齒形切屑形成機理的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 楊奇彪,劉戰(zhàn)強,蘇國勝.  工具技術. 2011(03)
[3]切削力建模方法綜述[J]. 胡創(chuàng)國,張定華,任軍學,楊蕾.  力學進展. 2006(04)

博士論文
[1]數(shù)字圖像相關方法及其在材料力學性能測試中的應用[D]. 劉小勇.吉林大學 2012
[2]基于不同刀—屑摩擦模型的金屬切削過程動力學研究[D]. 郭建英.太原理工大學 2010



本文編號：3302572