本文關鍵詞：微織構刀具骨切削過程的仿真和試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《天津理工大學》 2015年

微織構刀具骨切削過程的仿真和試驗研究

崔洪胤  

【摘要】：骨切削手術廣泛應用于整形外科、牙齒和神經外科手術中,在骨切削過程中,過高的溫度可以導致骨神經壞死以及影響骨再生能力;切削中過高的應力可能導致軟骨和神經損傷。在骨切削中,刀具與皮質骨不斷的摩擦,摩擦是影響切削溫度的重要因素之一,而仿生摩擦學的相關研究表明,摩擦表面如果具有良好的微織構,能夠有效的減少摩擦阻力同時提高摩擦表面的耐磨性能。著眼于微織構的減摩功能,本文對微織構刀具在骨切削過程中第三變形區(qū)的溫度和應力進行分析。本文運用有限元仿真軟件ABAQUS6.11進行模擬皮質骨的切削過程,進而將仿生摩擦學與骨切削相互結合,進行微織構刀具骨切削有限元仿真分析,為了研究微織構刀具在外科骨切削手術中的減摩效果,以切削過程中第三變形區(qū)的平均應力與溫度為研究對象。研究過程如下:1.進行凹槽微織構設計,通過激光設備將微織構加工在銷試樣工作表面,然后進行摩擦磨損銷盤試驗,得出各組實驗的摩擦系數(shù),總結摩擦系數(shù)與微織構幾何尺寸(間距、寬度)的關系,通過研究分析:微織構銷試樣相對于普通銷試樣具有明顯的減摩效果,并且摩擦系數(shù)隨著微織構寬度的增大而減小,隨著微織構間距的增大而增大。2.分析皮質骨切削特性,確立模型材料、參數(shù)、邊界條件、網(wǎng)格分配等相關參數(shù),建立ABAQUS有限元骨切削仿真模型,分別創(chuàng)建普通刀具模型和微織構刀具模型,然后進行骨切削仿真,通過兩組骨切削仿真實驗:使用微織構刀具進行骨切削比使用普通刀具第三變形區(qū)的平均溫度和平均應力低。3.改變微織構形貌,分別建立圓形截面、方形截面和三角形截面微織構刀具,溝槽幾何尺寸(寬度,間距、深度)相同,三種刀具分別進行骨切削仿真,仿真實驗表明:三角形截面微織構刀具的切削溫度與應力結果比圓形截面和方形截面的微織構刀具低。4.通過單因素對比探究微織構幾何參數(shù)變化對第三變形區(qū)應力的影響。實驗范圍為:織構間距0.07-0.19mm,深度0.01-0.05mm,寬度0.02-0.06mm,在此實驗范圍內當織構深度0.03mm,間距為0.16mm,寬度0.04mm時,第三變形區(qū)應力最小。5.根據(jù)刀具的微織構間距、寬度、深度安排中心復合實驗,分別建立微織構刀具進行骨切削仿真,得出第三變形區(qū)的平均應力,切削溫度的仿真結果,然后將微織構幾何參數(shù)及相應結果導入Design-expert進行數(shù)據(jù)優(yōu)化,得出微織構間距、深度、寬度與切削溫度之間的關系:第三變形區(qū)的溫度隨著微織構間距的增大而增大,隨著微織構寬度的增大而減小,隨著微織構深度的增大而增大,但是深度在0.01-0.05mm范圍內的變化對第三變形區(qū)溫度的變化影響極小。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R608;TP391.9
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鄧文君,夏偉,周照耀,李元元;有限元法在切削加工過程分析中的應用[J];工具技術;2004年11期

2 王磊;王貴成;馬利杰;;鉆削加工有限元仿真的研究進展[J];工具技術;2007年08期

3 李濤;顧立志;;金屬切削過程有限元仿真關鍵技術及應考慮的若干問題[J];工具技術;2008年12期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 葉玉剛;尹燕;;TC4合金切削有限元模擬動態(tài)本構模型的建立[J];兵器材料科學與工程;2009年06期

2 周利平;吳能章;;基于FEM的三維切削力預報研究[J];工具技術;2006年06期

3 龍新延;熊計;畢泗慶;;硬質合金刀具槽型結構對切屑的影響[J];工具技術;2007年01期

4 楊軍;周利平;吳能章;;基于Deform 3D的鉆削力仿真研究[J];工具技術;2007年04期

5 盛精;薛鵬;;三維銑削過程仿真的銑刀—工件參數(shù)化建模[J];工具技術;2007年08期

6 龍新延;熊計;畢泗慶;;刀具槽型結構對切削過程影響的仿真研究[J];工具技術;2008年01期

7 黃美霞;武文革;;基于Deform 3D的高速車削加工仿真研究[J];工具技術;2008年10期

8 鄧昭帥;孫東明;曹康學;謝興平;;高速切削刀具磨損的有限元分析[J];工具技術;2010年03期

9 高興軍;李萍;閆鵬飛;鄒平;;基于Deform 3D不銹鋼鉆削機理的仿真研究[J];工具技術;2011年04期

10 應正健;周利平;王繼森;劉利江;;淺孔鉆鉆削過程中的有限元動態(tài)仿真[J];工具技術;2011年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 盛精;苑偉政;;基于Marc的金屬銑削過程的參數(shù)化建模與仿真[A];2006年湖北省博士論壇——先進制造技術與制造裝備論文集[C];2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 湯宏群;印刷電路板微孔鉆削加工過程動態(tài)特性研究[D];廣東工業(yè)大學;2012年

2 王素玉;高速銑削加工表面質量的研究[D];山東大學;2006年

3 唐志濤;航空鋁合金殘余應力及切削加工變形研究[D];山東大學;2008年

4 劉玉梅;薄板件切削回彈變形機理及裝夾優(yōu)化方法研究[D];山東大學;2012年

5 肖思來;一種變參數(shù)螺旋槽深孔麻花鉆及其鉆削實驗研究[D];湖南大學;2013年

6 江小輝;殘余應力生成機理及復雜薄壁件加工精度控制方法研究[D];東華大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王神送;基于TC4切削過程數(shù)值模擬的刀具幾何參數(shù)優(yōu)化[D];昆明理工大學;2010年

2 王志剛;高溫摩擦鉆孔加工過程分析與有限元模擬[D];吉林大學;2011年

3 劉利江;基于DEFORM可轉位淺孔鉆的有限元仿真[D];西華大學;2011年

4 岳蕓;干硬切削30CrNiMo8合金鋼切削溫度與切削力的研究[D];蘭州理工大學;2011年

5 袁小飛;AZ91D鎂合金小孔振動鉆削的試驗研究[D];中北大學;2011年

6 吳彥榮;切削加工過程的三維有限元實時仿真研究[D];山東大學;2011年

7 倪坤;雙圓錐形圓弧刀刻劃衍射光柵的槽形控制研究[D];長春理工大學;2011年

8 戴登釗;陶瓷刀具干切削奧氏體不銹鋼時的切削性能研究[D];湘潭大學;2011年

9 張海華;鉆削過程與監(jiān)測信號映射模型研究[D];湘潭大學;2011年

10 李露露;合金鑄鐵的高速切削參數(shù)模擬及實驗研究[D];昆明理工大學;2011年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曾孝云,樊慶文;細深組合盲孔精加工刀具的有限元分析[J];兵工自動化;2004年01期

2 黃文;用有限元法研究微細鉆頭振動鉆入動力學特性[J];工具技術;2004年03期

3 李超,陳玲,包進平;雙曲面麻花鉆成形仿真與優(yōu)化方法研究[J];工具技術;2005年04期

4 楊勇;柯映林;董輝躍;;高速切削有限元模擬技術研究[J];航空學報;2006年03期

5 王立平,楊兆軍,王立江,楊叔子;用有限元法研究振動鉆頭壽命[J];華中理工大學學報;1998年08期

6 鄧文君,夏偉,周照耀,邵明,李元元;正交切削高強耐磨鋁青銅的有限元分析[J];機械工程學報;2004年03期

7 方剛,曾攀;切削加工過程數(shù)值模擬的研究進展[J];力學進展;2001年03期

8 代真虎,陳永潔,師漢民;自由切削麻花鉆刃形設計的新思路[J];硬質合金;2002年01期

9 謝大綱,趙清亮,袁哲俊,盧政君;麻花鉆剛度的有限元分析[J];中國機械工程;2001年S1期

10 唐志濤;劉戰(zhàn)強;艾興;付秀麗;;金屬切削加工熱彈塑性大變形有限元理論及關鍵技術研究[J];中國機械工程;2007年06期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 成群林;航空整體結構件切削加工過程的數(shù)值模擬與實驗研究[D];浙江大學;2006年

【相似文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁道宇;李炳新;;中國刀具歷史發(fā)展簡論[A];九省二區(qū)第三屆泛珠三角先進制造論壇論文集[C];2006年

2 李友生;鄧建新;石磊;;加工鈦合金刀具材料的抗氧化性能研究[A];《硅酸鹽學報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學會2007年學術年會論文摘要集[C];2007年

3 張慶;;刀具材料的應用和發(fā)展[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會暨華東地區(qū)熱處理年會三十周年紀念活動論文摘要集[C];2006年

4 閆利平;;淺析刀具磨損[A];第十五屆全國汽車檢測技術年會論文集[C];2011年

5 劉戰(zhàn)強;王遵彤;萬熠;艾興;;基于實例推理的刀具材料選擇系統(tǒng)的研究[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學會年會論文集[C];2002年

6 鄧建新;曹同坤;艾興;;自潤滑刀具的設計及其減摩機理研究[A];2005年中國機械工程學會年會論文集[C];2005年

7 張曉饒;梁鑫;;提高油田井下鉆銑刀具效率及壽命的研究[A];2010全國機械裝備先進制造技術(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

8 黃傳真;徐立強;王隨蓮;劉增文;;金屬陶瓷刀具材料晶粒生長模型[A];2005年中國機械工程學會年會論文集[C];2005年

9 戚正風;任瑞銘;;國內外刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀[A];第九次全國熱處理大會論文集（一）[C];2007年

10 韓建華;宦鴻信;劉植群;;刀具鍍膜的進展與對策[A];上海市真空學會成立20周年暨第九屆學術年會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉峰;[N];消費日報;2006年

2 本報記者 楊明;[N];中國工業(yè)報;2005年

3 ;[N];機電商報;2005年

4 本報記者 楊紅英;[N];中國工業(yè)報;2008年

5 本報記者 賀延芳;[N];中國知識產權報;2012年

6 劉戰(zhàn)強 作者系山東大學機械工程學院教授、博導;[N];機電商報;2005年

7 林朝平;[N];中國工業(yè)報;2003年

8 張麗娜;[N];消費日報;2006年

9 炳楨;[N];中國工業(yè)報;2003年

10 太原東山煤礦有限責任公司 王志榮;[N];山西科技報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉欣;表面微織構WC-10Ni_3Al刀具切削Ti6Al4V的磨損特性研究[D];華南理工大學;2015年

2 高宏力;切削加工過程中刀具磨損的智能監(jiān)測技術研究[D];西南交通大學;2005年

3 王蘇安;面向全壽命周期管理的刀具直接標識與信息追蹤技術研究[D];西北工業(yè)大學;2007年

4 宋文龍;微池自潤滑刀具的研究[D];山東大學;2010年

5 王立輝;全斷面巖石掘進機刀具磨損狀態(tài)的分析與識別[D];天津大學;2012年

6 陳侃;基于多模型決策融合的刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術研究[D];西南交通大學;2012年

7 張輝;硬脆刀具材料的高溫摩擦磨損特性及機理研究[D];山東大學;2011年

8 劉敏;等離子表面改性技術在刀具材料中的應用[D];中國科學技術大學;2012年

9 陳洪濤;基于多參量信息融合的刀具磨損狀態(tài)識別及預測技術研究[D];西南交通大學;2013年

10 孫玉晶;鈦合金銑削加工過程參量建模及刀具磨損狀態(tài)預測[D];山東大學;2014年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江詠平;基于跨尺度的切削鈦合金刀具磨損機理研究[D];天津理工大學;2015年

2 錢德成;基于MES的刀具選擇優(yōu)化及管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];江南大學;2015年

3 崔洪胤;微織構刀具骨切削過程的仿真和試驗研究[D];天津理工大學;2015年

4 于東民;玻璃纖維/碳纖維芳綸紙蜂窩板銑削實驗研究[D];集美大學;2015年

5 王文凱;軸向車銑鈦合金刀具磨損機理的研究[D];沈陽理工大學;2015年

6 黃亮;模具鋼金剛石切削時冷卻潤滑條件對刀具磨損影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 彭鑫榮;刀具材料及切削參數(shù)對木材切削表面質量影響研究[D];南京林業(yè)大學;2015年

8 祁瑞廣;發(fā)動機用刀具鈍化機的研發(fā)與應用[D];吉林大學;2008年

9 張玉芝;基于多智能體的刀具調度系統(tǒng)的研究[D];河北工業(yè)大學;2006年

10 曹麗欣;面向敏捷制造單元的刀具信息跟蹤系統(tǒng)[D];西北工業(yè)大學;2006年

  本文關鍵詞：微織構刀具骨切削過程的仿真和試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：165355