本文關(guān)鍵詞：基于離散元模擬的玻璃微加工裂紋和微銑削仿真研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,玻璃在機(jī)械、建筑、汽車、航空、光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程等方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)于玻璃器件的機(jī)械加工主要有精密與超精密磨削、研磨、拋光等加工方法,這些方法大多需要很長的加工周期,且加工成本比較高,同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生一定的污染,因此許多學(xué)者嘗試用切削的方式來代替上述的加工方法,本文采用離散單元法(DEM)來模擬玻璃微細(xì)切削加工中裂紋的擴(kuò)展等過程,為合理選擇玻璃微細(xì)切削參數(shù),提高加工質(zhì)量提供依據(jù)。論文主要做了以下幾個(gè)方面的工作:(1)本文基于離散元法的基本原理,通過離散元軟件PFC2D/3D建立石英玻璃材料的二維/三維離散元模型,利用單軸壓縮試驗(yàn)、巴西劈裂試驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)來校準(zhǔn)玻璃離散元模型的力學(xué)性能參數(shù)值,得到了與石英玻璃力學(xué)性能相匹配的二維/三維離散元模型,并驗(yàn)證了離散元方法模擬石英玻璃的可行性。(2)在校準(zhǔn)后的石英玻璃的二維和三維模型上建立了其二維切削模型和三維微銑削模型,分別模擬了石英玻璃的二維切削過程和三維銑削過程,分析切削工藝參數(shù)對(duì)石英玻璃切削過程中產(chǎn)生裂紋及切削力的影響,分別得到了一組經(jīng)過優(yōu)化的切削工藝參數(shù)。(3)在課題組自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,進(jìn)行了石英玻璃微徑球頭銑刀銑削實(shí)驗(yàn)。分析了微銑削工藝參數(shù)對(duì)石英玻璃銑削過程中銑削力的影響,確立了一組可以得到較高的加工表面質(zhì)量和加工效率的參數(shù)。同時(shí)對(duì)模擬結(jié)果和銑削加工實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,進(jìn)一步驗(yàn)證了石英玻璃三維離散元模型有效性及離散元法模擬石英玻璃切削過程的合理性。本文的研究結(jié)果為切削加工玻璃的發(fā)展和應(yīng)用提供一定的參考,為以后優(yōu)化加工工藝參數(shù),提高加工效率和質(zhì)量提供依據(jù),并為研究玻璃材料的加工特性提出一種新的思路,也為深入研究玻璃機(jī)械加工機(jī)理提供一種新的手段。
【關(guān)鍵詞】：玻璃 離散元 微銑削 模擬 裂紋
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG54;TQ171.68
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景、目的及意義9-10
• 1.2 玻璃材料概述10-13
• 1.2.1 玻璃的通性10
• 1.2.2 玻璃的結(jié)構(gòu)10
• 1.2.3 玻璃的機(jī)械性能10-11
• 1.2.4 玻璃的種類11
• 1.2.5 玻璃等硬脆材料的主要加工方法11-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析13-15
• 1.3.1 微銑削國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 玻璃材料的超精密切削研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 離散元法15-16
• 1.5 研究的主要內(nèi)容16-19
• 第二章 離散元法及石英玻璃的離散元模擬基礎(chǔ)19-35
• 2.1 離散元法的基本理論19-20
• 2.2 顆粒離散元法及PFC2D/3D軟件20-27
• 2.2.1 PFC2D/3D的基本假設(shè)20-21
• 2.2.2 PFC2D/3D的計(jì)算循環(huán)及力學(xué)模型21-23
• 2.2.3 顆粒離散元本構(gòu)關(guān)系23-25
• 2.2.4 時(shí)步計(jì)算與計(jì)算流程圖25-27
• 2.3 石英玻璃二維離散元模型的建立27
• 2.4 石英玻璃二維離散元模型校準(zhǔn)27-32
• 2.4.1 單軸壓縮試驗(yàn)28-29
• 2.4.2 巴西劈裂實(shí)驗(yàn)29-31
• 2.4.3 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)31-32
• 2.4.4 石英玻璃二維離散元模型校準(zhǔn)結(jié)果32
• 2.5 石英玻璃三維離散元模型校準(zhǔn)32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 石英玻璃加工裂紋研究的二維離散元模擬35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 石英玻璃二維離散元切削模擬35-36
• 3.3 石英玻璃二維切削模擬36-42
• 3.3.1 切削深度的影響36-38
• 3.3.2 切削速度的影響38-40
• 3.3.3 刀具前角的影響40-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 石英玻璃微銑削加工的三維離散元模擬43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 石英玻璃切削的三維離散元模擬43-44
• 4.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及模擬方案44-46
• 4.4 石英玻璃切削過程的三維離散元模擬46-49
• 4.4.1 主軸轉(zhuǎn)速的影響46-47
• 4.4.2 切削深度的影響47-48
• 4.4.3 進(jìn)給速度的影響48
• 4.4.4 刀具傾角的影響48-49
• 4.5 模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-53
• 第五章 石英玻璃球頭銑刀銑削實(shí)驗(yàn)研究53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 玻璃材料微銑削正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)53-54
• 5.3 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立54-55
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)54-55
• 5.3.2 試驗(yàn)參數(shù)55
• 5.4 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比與分析55-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第六章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;聚晶石英玻璃[J];中國建材;2000年01期

2 南雪景,王承遇,史非,谷秀梅;熔融磷酸鹽對(duì)石英玻璃侵蝕的機(jī)理及影響因素[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年12期

3 周永恒,謝康,顧真安;石英玻璃脫羥機(jī)理的研究[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2001年01期

4 王承遇,南雪景,陶瑛;熔融磷酸鹽對(duì)石英玻璃侵蝕后表面形態(tài)的研究[J];玻璃與搪瓷;2002年04期

5 李剛;歐書方;趙敏健;;石英玻璃纖維的性能和用途[J];玻璃纖維;2007年04期

6 劉偉;王莉麗;劉連利;張艷萍;許鑫鑫;;石英玻璃中羥基含量測(cè)定的紅外光譜法研究[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

7 ;石英玻璃上存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 可保存上億年[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn);2012年06期

8 ;高純無水石英玻璃制備[J];科技促進(jìn)發(fā)展;2013年05期

9 吳景梁;;摻鋁石英玻璃管首次在我國研制成功[J];今日科技;1983年09期

10 王佳凡 ,石渤;影響石英玻璃純度的因素及其改進(jìn)意見[J];玻璃與搪瓷;1976年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊雨才;楊鐵生;;高性能石英玻璃均化爐[A];第十二屆全國紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C];2009年

2 高祀建;;石英玻璃γ射線輻照性能[A];中國硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

3 高祀建;;γ射線輻照對(duì)電熔石英玻璃介電性質(zhì)的影響[A];中國硅酸鹽學(xué)會(huì)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2003年

4 洪璐;金小寧;;高純石英玻璃原料[A];第四屆高新技術(shù)用硅質(zhì)材料及石英制品技術(shù)與市場研討會(huì)論文集[C];2006年

5 Wim;劉明偉;;摻雜石英玻璃管[A];2012（杭州）中國長三角照明科技論壇論文集[C];2012年

6 孔敏;隋梅;王慧;王佳佳;;高性能石英玻璃精密退火工藝研究[A];2010全國玻璃技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2010年

7 ;功能彩色石英玻璃管的制造[A];廣東省材料研究學(xué)會(huì)部分單位會(huì)員成果匯編[C];2005年

8 李海兵;蔣寶財(cái);劉建軍;林文正;胡麗麗;;脈沖氙燈用新型復(fù)合石英玻璃管性能的研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)第三屆全國特種玻璃會(huì)議論文集[C];2007年

9 周永恒;;高品質(zhì)石英玻璃原料技術(shù)[A];第四屆高新技術(shù)用硅質(zhì)材料及石英制品技術(shù)與市場研討會(huì)論文集[C];2006年

10 李毅剛;何子安;湯恒晟;劉麗英;徐雷;王文澄;;溶膠-凝膠法制備低含水量石英玻璃體材料的研究[A];全國第三屆溶膠—凝膠科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2004年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 銳津;高純石英原料探討國產(chǎn)化[N];中國建材報(bào);2004年

2 港灣;石英玻璃行業(yè)入世后的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[N];中國冶金報(bào);2002年

3 孫麗麗 楊家茂;石英玻璃行業(yè)座談“十二五”規(guī)劃[N];中國建材報(bào);2010年

4 王蕾;石英玻璃加工企業(yè)加強(qiáng)交流與溝通[N];中國建材報(bào);2010年

5 中國照明電器協(xié)會(huì) 梁貞　葉欣;努力向石英玻璃生產(chǎn)強(qiáng)國邁進(jìn)[N];消費(fèi)日?qǐng)?bào);2011年

6 中國建筑材料科學(xué)研究總院石英與特種玻璃研究院 王玉芬;同游太空 石英玻璃飛天夢(mèng)[N];中國建材報(bào);2013年

7 顧真安 王玉芬;璀璨的石英玻璃[N];中國建材報(bào);2004年

8 楊家茂;我國石英玻璃期待政策“東風(fēng)”[N];中國建材報(bào);2005年

9 中國建筑玻璃與工業(yè)玻璃協(xié)會(huì) 石英玻璃專業(yè)委員會(huì) 楊家茂;我國石英玻璃行業(yè)現(xiàn)狀及國際市場[N];中國建材報(bào);2005年

10 張曄;創(chuàng)新永遠(yuǎn)是推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周永恒;石英玻璃及原料中羥基的研究[D];中國建筑材料科學(xué)研究院;2002年

2 鄧濤;石英玻璃及石英光纖的抗輻射性能研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 遲海軍;紫外激光對(duì)石英玻璃損傷的研究[D];長春理工大學(xué);2014年

2 胡炎;納秒/皮秒激光對(duì)石英玻璃高精細(xì)加工的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

3 李彩苓;石英玻璃化學(xué)鍍鎳及其對(duì)擴(kuò)散焊接的影響[D];燕山大學(xué);2015年

4 安平;基于離散元模擬的玻璃微加工裂紋和微銑削仿真研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

5 牛臣基;立式化學(xué)氣相沉積石英玻璃工藝的熱特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

6 洪璐;石英原料中雜質(zhì)的高溫去除方法研究[D];蘇州大學(xué);2006年

7 蔣晨晨;石英玻璃低溫連接技術(shù)與性能表征[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

8 周亢;提高石英浮選提純效果的研究[D];華南理工大學(xué);2013年

9 王建軍;江蘇東海地區(qū)第四紀(jì)石英礫石類型特征及其應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2007年

10 金貴;石英玻璃管測(cè)量儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2007年

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本文編號(hào)：800045