本文關(guān)鍵詞：SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力磨削機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 陶瓷 雙向預(yù)壓應(yīng)力 裂紋 磨削 離散元法

【摘要】：工程陶瓷因其優(yōu)越的物理和化學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、航空航天、能源、電子等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷進(jìn)步,工業(yè)產(chǎn)品逐漸向高精尖方向發(fā)展,人們對(duì)陶瓷零部件的要求也越來越高,如高質(zhì)量、高精度、高可靠性。然而由于工程陶瓷的高硬度和高脆性,在加工過程中難以避免的產(chǎn)生加工損傷和裂紋,大大降低了其可靠性,因此工程陶瓷材料的高效低損傷加工一直是大量學(xué)者們研究的重要課題。本文提出了一種事先對(duì)陶瓷材料加一個(gè)雙向的壓應(yīng)力,然后再對(duì)其進(jìn)行加工的新型加工方法。本文的主要工作如下:基于陶瓷材料壓痕斷裂力學(xué)理論,建立了陶瓷材料雙向預(yù)壓應(yīng)力下劃痕應(yīng)力場(chǎng)分布理論模型,基于該模型分析了雙向預(yù)壓應(yīng)力以及載荷比對(duì)SiC陶瓷劃痕應(yīng)力場(chǎng)分布狀態(tài)的影響。采用SiC陶瓷為實(shí)驗(yàn)工件,選取了不同的雙向預(yù)壓應(yīng)力以及法向載荷進(jìn)行了劃痕實(shí)驗(yàn);用超景深顯微鏡對(duì)劃痕表面/亞表面損傷及裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行了觀察;分析了劃痕過程中切向力以及聲發(fā)射信號(hào)的變化規(guī)律;綜合以上觀察及分析結(jié)果,分析了雙向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)陶瓷材料劃痕損傷以及裂紋擴(kuò)展的影響。采用SiC陶瓷為實(shí)驗(yàn)工件,選取了不同的雙向預(yù)壓應(yīng)力、磨削深度以及磨削方向進(jìn)行了磨削實(shí)驗(yàn);用掃描電鏡觀察了磨削表面形貌以及亞表面損傷情況;分析了雙向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)陶瓷磨削損傷、磨削力、磨削力比以及磨削表面質(zhì)量的影響。采用Cluster方法建立了SiC陶瓷離散元模型;采用不同的雙向預(yù)壓應(yīng)力以及劃痕深度進(jìn)行了SiC陶瓷劃痕離散元模擬;分析了雙向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)劃痕過程中裂紋擴(kuò)展以及切向力的影響。從本文的研究結(jié)果來看,在陶瓷材料的加工過程中施加了雙向預(yù)壓應(yīng)力以后,一定程度上限制了徑向裂紋的擴(kuò)展,改善了磨削表面質(zhì)量,降低了材料加工損傷。若在陶瓷材料磨削加工過程中施加一定的雙向預(yù)壓應(yīng)力,在采取較大的磨削深度下還可以得到較小的加工損傷,即可以實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的高效低損傷加工。
【關(guān)鍵詞】：陶瓷 雙向預(yù)壓應(yīng)力 裂紋 磨削 離散元法
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG580.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 陶瓷材料的加工模型10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外陶瓷加工研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 工程陶瓷的機(jī)械加工12-13
• 1.3.2 工程陶瓷特種加工13-15
• 1.4 預(yù)應(yīng)力加工概念及研究概況15-16
• 1.5 本課題研究的來源、內(nèi)容及意義16-18
• 第2章 雙向預(yù)壓應(yīng)力下劃痕應(yīng)力場(chǎng)模型及應(yīng)力場(chǎng)分析18-29
• 2.1 壓痕力學(xué)模型18-19
• 2.2 雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕力學(xué)模型19-22
• 2.2.1 劃痕力學(xué)模型的建立19-21
• 2.2.2 雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕應(yīng)力場(chǎng)求解21-22
• 2.3 雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕過程應(yīng)力場(chǎng)分析22-28
• 2.3.1 雙向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)主應(yīng)力的影響24-26
• 2.3.2 載荷比對(duì)主應(yīng)力的影響26-27
• 2.3.3 雙向預(yù)壓應(yīng)力對(duì)最大剪應(yīng)力的影響27-28
• 2.3.4 載荷比對(duì)最大剪應(yīng)力的影響28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕實(shí)驗(yàn)研究29-40
• 3.1 劃痕實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備29-32
• 3.1.1 雙向預(yù)壓應(yīng)力施加裝置29-30
• 3.1.2 試件表面預(yù)處理30-31
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)方案31-32
• 3.2 表面/亞表面裂紋及損傷觀察32-35
• 3.2.1 表面裂紋及損傷32-34
• 3.2.2 亞表面裂紋及損傷34-35
• 3.3 切向力35-36
• 3.4 AE信號(hào)分析36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力磨削實(shí)驗(yàn)40-53
• 4.1 陶瓷磨削的材料去除機(jī)理40-41
• 4.1.1 陶瓷磨削的脆性去除40
• 4.1.2 陶瓷材料的粉末化去除機(jī)理40-41
• 4.1.3 陶瓷材料的延性域去除41
• 4.2 陶瓷磨削損傷與材料去除機(jī)理之間關(guān)系及其對(duì)工件性能的影響41-42
• 4.3 雙向預(yù)壓應(yīng)力磨削實(shí)驗(yàn)條件42-43
• 4.4 SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力磨削實(shí)驗(yàn)結(jié)果43-51
• 4.4.1 SiC陶瓷磨削表面形貌44-46
• 4.4.2 亞表面損傷46-48
• 4.4.3 磨削力48-51
• 4.4.4 表面粗糙度51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第5章 SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕實(shí)驗(yàn)離散元模擬53-61
• 5.1 離散元簡(jiǎn)介53-54
• 5.2 BPM模型和三維clsuter方法54-55
• 5.3 SiC陶瓷三維Cluster模型建立55-57
• 5.4 SiC陶瓷雙向預(yù)壓應(yīng)力劃痕離散元模擬及其結(jié)果分析57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)及展望61-64
• 全文總結(jié)61-62
• 研究展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文與參與的科研項(xiàng)目71
• 一、發(fā)表的論文71
• 二、參與的科研項(xiàng)目71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 于愛兵,徐燕申,林彬,王龍山;工程陶瓷磨削裂紋形成過程研究[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);1999年02期

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本文編號(hào)：834729