本文關(guān)鍵詞：釬焊金剛石磨粒接頭熱應(yīng)力有限元仿真分析及試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 金剛石磨粒 釬焊 熱應(yīng)力 殘余應(yīng)力 有限元仿真

【摘要】：金剛石磨粒在高溫釬焊過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力問(wèn)題是影響金剛石磨粒釬焊接頭性能的重要因素,熱應(yīng)力過(guò)大將導(dǎo)致釬焊接頭萌生裂紋,導(dǎo)致磨粒在加工過(guò)程中產(chǎn)生不正常脫落或磨損,造成磨粒未充分利用,磨削生產(chǎn)效率下降,并可能影響加工質(zhì)量。本文針對(duì)此問(wèn)題,對(duì)釬焊金剛石磨粒接頭在釬焊冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力進(jìn)行了有限元仿真,分析釬焊溫度和冷卻速率對(duì)熱應(yīng)力的影響規(guī)律,并采用激光顯微拉曼光譜試驗(yàn)驗(yàn)證了有限元模型的正確性。本文首先介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外金剛石磨粒釬焊工藝技術(shù)研究進(jìn)展和釬焊金剛石磨粒接頭熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀,對(duì)熱應(yīng)力測(cè)試方法、ABAQUS有限元軟件、論文研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、研究意義等進(jìn)行了介紹。采用高溫?zé)崤蛎泝x(Netzsch DIL 402C)、激光閃爍法導(dǎo)熱分析儀(Netzsch LFA 457)、材料萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)(Instron3369)等儀器對(duì)銅基Cu-Sn-Ti釬料進(jìn)行了熱傳導(dǎo)率、比熱、熱膨脹系數(shù)、彈性模量、屈服強(qiáng)度等熱力學(xué)性能測(cè)試,以為有限元仿真提供較準(zhǔn)確的材料非線性參數(shù)。對(duì)釬焊金剛石磨粒接頭釬焊冷卻過(guò)程中的熱量傳遞過(guò)程及理論進(jìn)行了分析;對(duì)彈塑性有限元理論中的屈服準(zhǔn)則、流動(dòng)準(zhǔn)則、強(qiáng)化準(zhǔn)則和本構(gòu)關(guān)系等進(jìn)行了論述;基于彈塑性非線性有限元法,采用有限元軟件Abaqus進(jìn)行了幾何模型繪制、網(wǎng)格劃分、邊界條件和加載等,建立了較符合實(shí)際真實(shí)情況的釬焊金剛石磨粒熱應(yīng)力有限元仿真模型。對(duì)建立的有限元仿真模型進(jìn)行求解,仿真了金剛石磨粒高頻感應(yīng)冷卻過(guò)程中的瞬態(tài)熱應(yīng)力場(chǎng)變化特點(diǎn)和殘余熱應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律,分析結(jié)果是:熱物性差異是金剛石磨粒釬焊接頭熱應(yīng)力主要影響因素;金剛石磨粒形狀特征對(duì)熱應(yīng)力有較大影響;在金剛石磨粒棱角處,有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象;熱應(yīng)力大小具有一定時(shí)間累積效應(yīng);釬料塑性變形對(duì)熱應(yīng)力具有一定的緩解作用。采用激光顯微拉曼光譜分析儀對(duì)試驗(yàn)樣品中的殘余應(yīng)力大小進(jìn)行測(cè)試,對(duì)測(cè)試儀器設(shè)備、制樣設(shè)備以及試驗(yàn)步驟進(jìn)行了介紹,測(cè)試結(jié)果與有限元分析結(jié)果相近,驗(yàn)證了有限元模型建立的正確性。最后,采用該有限元模型,研究了釬焊溫度和冷卻速率對(duì)釬焊金剛石磨粒接頭中瞬態(tài)熱應(yīng)力和殘余熱應(yīng)力以及釬料塑性應(yīng)變的影響規(guī)律,得出了釬焊溫度和降溫速率對(duì)金剛石磨粒上的熱應(yīng)力和釬料的塑性應(yīng)變具有較大的影響,但是對(duì)于釬料上的熱應(yīng)力影響較小等結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：金剛石磨粒 釬焊 熱應(yīng)力 殘余應(yīng)力 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG454
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 金剛石磨粒釬焊工藝技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展13-17
• 1.2.1 金剛石磨粒釬焊質(zhì)量評(píng)價(jià)方法13-15
• 1.2.2 金剛石磨粒釬焊性能主要影響因素15-17
• 1.3 釬焊金剛石磨粒接頭熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外金剛石磨粒釬焊接頭熱應(yīng)力研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 釬焊熱應(yīng)力測(cè)試方法18-19
• 1.4 有關(guān)Abaqus軟件19-21
• 1.4.1 有限元軟件Abaqus的介紹19-20
• 1.4.2 有限元軟件Abaqus分析步驟20-21
• 1.5 課題來(lái)源與研究?jī)?nèi)容21-23
• 1.5.1 課題來(lái)源及意義21-22
• 1.5.2 本論文結(jié)構(gòu)與研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.6 本章小結(jié)23-24
• 第二章 銅基Cu-Sn-Ti釬料非線性熱力學(xué)性能測(cè)試24-36
• 2.1 Cu-Sn-Ti釬料熱膨脹系數(shù)測(cè)試及結(jié)果24-26
• 2.1.1 熱膨脹系數(shù)測(cè)量原理24-25
• 2.1.2 熱膨脹測(cè)量?jī)x器及測(cè)試結(jié)果25-26
• 2.2 Cu-Sn-Ti熱導(dǎo)率測(cè)試及結(jié)果26-30
• 2.2.1 熱導(dǎo)率測(cè)試原理26-28
• 2.2.2 熱導(dǎo)率測(cè)量?jī)x器及測(cè)試結(jié)果28-30
• 2.3 Cu-Sn-Ti釬料應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)試及結(jié)果30-34
• 2.3.1 應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)量原理30
• 2.3.2 應(yīng)力應(yīng)變曲線測(cè)量?jī)x器及測(cè)試結(jié)果30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 釬焊金剛石磨粒接頭熱應(yīng)力有限元模型建立36-50
• 3.1 熱應(yīng)力有限元仿真理論36-42
• 3.1.1 熱量傳遞有限元分析理論36-39
• 3.1.2 熱應(yīng)力有限元分析理論39-42
• 3.2 有限元模型建立42-49
• 3.2.1 幾何模型建立42-43
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分43-44
• 3.2.3 材料性能參數(shù)設(shè)置44-47
• 3.2.4 溫度載荷和邊界條件設(shè)置47-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 釬焊金剛石接頭熱應(yīng)力仿真分析及試驗(yàn)驗(yàn)證50-62
• 4.1 仿真結(jié)果與分析50-55
• 4.1.1 瞬態(tài)熱應(yīng)力分布50-52
• 4.1.2 瞬態(tài)應(yīng)力大小變化52-53
• 4.1.3 殘余應(yīng)力場(chǎng)分析53-55
• 4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證55-61
• 4.2.1 試驗(yàn)設(shè)備介紹55-58
• 4.2.2 試驗(yàn)步驟58-59
• 4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果59-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 第五章 釬焊工藝參數(shù)對(duì)釬焊金剛石接頭熱應(yīng)力影響62-72
• 5.1 釬焊溫度對(duì)釬焊金剛石磨粒接頭熱應(yīng)力的影響62-68
• 5.1.1 釬焊溫度參數(shù)設(shè)置62
• 5.1.2 有限元仿真分析及結(jié)果62-68
• 5.2 釬焊冷卻速率對(duì)釬焊金剛石磨粒試樣熱應(yīng)力的影響68-71
• 5.2.1 釬焊冷卻速率參數(shù)設(shè)置68
• 5.2.2 有限元仿真分析及結(jié)果68-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 全文總結(jié)與展望72-74
• 1、全文總結(jié)72-73
• 2、研究展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 附錄A:發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研工作80

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2 李嘉;激光釬焊金剛石磨粒工藝及機(jī)理研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：838084