一、主轴横向裂纹的研究分析（论文文献综述）
张灿祥[1]（2021）在《旋转超声振动钻削仿真与实验研究》文中提出随着硬脆材料的应用范围越来越广,关于硬脆材料孔的加工问题成为行业研究热点问题之一,旋转超声振动钻削被认为是加工该材料非常有效的特种加工方法。本文以P20模具钢和BK7光学玻璃为研究对象,选用麻花钻和金刚石套料钻为工具,在深入剖析了旋转超声振动钻削技术现状的基础上,对旋转超声振动钻削的理论、过程仿真以及实验进行研究。（1）通过振动钻削基本理论的研究,阐述了振动钻削的优势;基于旋转超声振动钻削运动特性的基础,研究了旋转超声振动钻削加工材料去除机理和材料去除过程,并结合前人的研究和本文所研究材料的特性,推导出基于脆性断裂的旋转超声振动钻削材料去除率理论模型。（2）针对旋转超声麻花钻振动钻削P20模具钢的问题,运用有限元仿真软件Deform-3D模拟其加工过程。以轴向力和切削温度为实验指标,设计对比实验,得出相对于普通钻削加工,超声振动钻削可有效减小轴向力和切削温度;并通过旋转超声麻花钻振动钻削单因素实验,得出轴向力随主轴转速和振幅的增大而减小,随进给速度的增大而增大,而切削温度随主轴转速、进给速度和振幅的增大均呈现增大趋势;通过旋转超声麻花钻振动正交实验,验证了钻削参数对轴向力的影响规律,并得到影响程度的排序依次为:进给速度>振幅>主轴转速;此外,开展冷却剂的仿真实验,得出油基冷却优于水冷却,水冷却优于空气冷却。（3）搭建旋转超声振动钻削实验系统,以50kHz的超声频进行实验研究。首先,以P20为实验材料设计对比和单因素实验,研究表明,实验所得结论验证了仿真,且入孔崩边范围随主轴转速先减小后增大,随进给速度的增大而增大;乳化液冷却可获得更小的轴向力和入孔崩边范围。其次,选用BK7开展实验,研究表明,旋转超声振动金刚石套料钻钻削可以获得更小的轴向力和崩边;振幅和频率增大,轴向力减小,且轴向力减小程度增大;降低转速,轴向力呈现增大趋势,而轴向力的减小程度却在增大。最后,基于旋转超声振动基本运动学理论,对实验所得结论进行了重要分析。
张硕[2]（2021）在《金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究》文中研究说明磷酸二氢钾（Potassium Dihydrogen Phosphate,KDP）晶体由于出色的非线性光学特性,被广泛应用于光电开关、激光倍频等光学元器件。然而因为其易潮解、质软、高脆性等材料特性,单点金刚石飞切加工技术是目前最有效的加工方法。但从实际加工情况来看,加工表面质量不稳定、表面微缺陷仍存在,且刀刃质量差导致刀具切削性能不稳定。因此,本文致力于深入探究KDP晶体的材料去除机理及表面形成过程,研究金刚石刀具相关因素在KDP晶体加工过程中的作用机理。首先,本文通过分析切削力及切削区域中静压力场的影响,建立了KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型。该模型通过对加工中切削区域材料形成的裂纹进行量化分析,表征了裂纹扩展尖端与最终加工表面的几何距离,揭示了刀具前角、刃倾角及加工参数对KDP晶体材料去除模式和已加工表面微缺陷的影响机制。通过断续直角切削实验与斜角切削实验验证了模型的正确性。结果表明,大于等于25°的负前角刀具有助于抑制裂纹的产生,并有效地控制裂纹不扩展至加工表面;对于刀具刃倾角而言,15°至45°范围的刃倾角可以有效地抑制裂纹的扩展,增大晶体表面实现塑性域切削的临界进给量。其次,为了在有限元（Finite Element,FE）仿真中可以准确地描述KDP晶体切削变形行为,本文基于纳米压痕实验结果,采用Oliver-Pharr拟合结合量纲分析的逆分析法,获得了KDP晶体材料本构模型参数。基于此材料本构模型,建立了KDP晶体FE-SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）耦合切削模型,进行了刀具前角及刃倾角相关的切削仿真工作。仿真结果表明,不同刀具前角和刃倾角的静压力分布状况明显不同,这对加工中裂纹、表面的形成和切屑的状态有重要影响。此外,斜角切削使得切屑偏向未加工工件一侧流出,同时刀刃干涉区减小有利于减少塑性侧流及切屑撕裂现象,但加工表面的粗糙度受到多重因素的综合影响。再次,针对材料的软脆特性,本文分析了KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度的几种分量来源,建立了包含圆弧形刀刃轮廓的运动学分量、塑性侧流分量、材料弹性回复分量以及表面缺陷分量的粗糙度理论模型。通过大范围进给量的斜角切削实验,在塑性加工范围和脆性加工范围综合验证了该粗糙度模型的正确性。结果表明,刀刃轮廓运动学分量在大刃倾角时会剧增,塑性侧流在15°刃倾角时有最小值,而材料弹性回复会随着刃倾角增大而增大。关于模型的预测精度,基于斜角切削相对裂纹长度模型建立的粗糙度缺陷分量使预测结果在塑性区和脆性区都保持了较高精度。从整体上看,15°刃倾角对应的加工表面粗糙度最小。最后,本文利用原子力显微镜进行刀刃微缺陷的检测与分析工作,并通过SPH切削仿真探究了刀刃微缺陷对表面加工质量的影响机理。基于仿真结果,提出刀刃钝化方法来去除刀刃微缺陷。钝化中优化刀具俯仰角度以保证刃口的锋利度,并结合二次刃磨前刀面的方法探索微负倒棱刀具的复合工艺制造方法。最后通过KDP晶体切削加工实验,验证了钝化后刀具切削性能的提升。综合本文研究成果,提出了基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法。该方法采用高质量微负倒棱刀具在-25°前角和15°刃倾角下,加工出了Ra 1.36 nm的超光滑表面。
刘浩[3]（2021）在《玻璃材料超声辅助磨削切削力建模及表面质量研究》文中提出玻璃材料（如蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃等）因其具有良好的机械、光学、热学性能以及稳定的化学性能而得到了越来越多的关注。随着玻璃材料晶体制作工艺的不断成熟以及制备成本的不断降低,玻璃材料的应用领域也大大拓宽。目前,玻璃类材料的去除主要使用磨削加工,然而由于其高硬脆性等特点,极易发生碎裂、崩边、亚表面损伤等状况,因此加工效率和理想的表面质量都很难实现。基于以上问题,本课题对蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃超声辅助高效磨削工艺和方法进行研究,构建了塑-脆转化切削力模型,探索了塑-脆转化的机理,并对玻璃材料的磨削表面粗糙度和表面形貌进行实验研究。具体工作如下:（1）开展了玻璃材料的超声辅助磨削的切削力建模研究,提出一种既可以考虑塑-脆转化机理,又可以考虑不同磨粒形状（三角磨粒和矩形磨粒）的切削力模型,分别在塑性区和脆性区建立平均切削深度与临界切削深度的关系式,代入塑性区和脆性区的切削力表达式,最后把两个区域的切削力表达式代入最终切削力模型中。（2）开展了对蓝宝石玻璃、石英玻璃和微晶玻璃的超声磨削和非超声磨削实验,进行单因素实验进行验证和多因素实验优化,比较三者之间存在的差异。根据实验得出结论为:超声下三种玻璃的切削力随着主轴转速的增大而减小,随着进给速度和切削深度的增大而增大,并且和非超声相比,切削力有大幅度下降;三种玻璃无论是超声还是非超声,经过多因素实验分析都是在高转速、低进给和低切深下时切削力最小。（3）开展了对三种玻璃的表面粗糙度试验和表面形貌实验,在微观角度下对比之前存在的差异,并得出结论:转速的提高对表面粗糙度和表明形貌都有改善的作用,切削深度的增大,使得超声的效果变弱,不利于粗糙度和表面形貌的改善。超声的施加可以使蓝宝石玻璃表面的划痕消失或者变浅,使石英玻璃表面大面积破碎和表面焦糊现象改善,使微晶玻璃表面小面积破碎逐渐变少。（4）开展了在不同粒度下三种玻璃的超声和非超声磨削实验,研究在粒度直径的改变下,三者的切削力、表面粗糙度和表面形貌之间存在的差异,得出以下结论:三种玻璃随着磨粒直径的增大,切削力各有波动,但呈减小趋势;在表面粗糙度值石英玻璃波动最大,蓝宝石玻璃波动最小;表面形貌中,三种玻璃在超声下变化不规律,但是与非超声相比,在一定程度下改善了表面质量。
石卓奇[4]（2020）在《多晶镁铝尖晶石超精密切削机理与工艺研究》文中认为红外透明陶瓷多晶镁铝尖晶石（MgAl2O4）以其优异的光学性能、机械强度以及高温稳定性使其成为应用于极端环境下的光学关键部件的理想材料,但是其稳定的化学结构及晶体结构也带来了极大的加工难度:高脆性使其在加工过程中极易造成表面脆性损伤,不易实现低损伤的塑性域加工表面,而其高硬度和弹性模量又会带来较大的刀具磨损,这些因素都使其成为高硬脆性难加工材料的代表。虽然镁铝尖晶石的合成制备技术经过几十年的发展已经逐渐成熟,所合成镁铝尖晶石的光学指标已经能够满足应用需求,但是其光学表面加工技术仍然面临许多亟待解决的问题,究其原因是由于两研究领域之间的桥梁,即材料力学性能、材料去除及损伤机理、基础加工工艺探究尚处于初级阶段。本文以实现尖晶石高表面质量、低损伤切削加工为目标展开了一系列研究。论文的主要内容包括以下几个方面。通过纳米压痕、维氏压痕对镁铝尖晶石进行了基础力学性能研究,得到了材料的纳米硬度、显微硬度、弹性模量、断裂韧性等关键力学性能参数;在压痕实验中,通过声发射系统在位监测及表征观测了其压痕损伤行为,研究了材料的裂纹损伤萌生及扩展规律。开展了镁铝尖晶石基础切削实验,得到了材料的脆塑转变临界切削深度,根据尖晶石表面损伤特征分析并验证了其脆塑转变机理,通过透射电镜表征方法观测了尖晶石加工表面晶体结构变化,通过建立晶体学模型研究了切削表面形成与损伤的晶体学机理。切削镁铝尖晶石关键工艺参数的优选。通过基础切削实验优选了能够实现镁铝尖晶石塑性域切削的临界切削深度。研究了具有不同前角的圆弧刃刀具对镁铝尖晶石的表面加工效果,分析了前角所造成的不同载荷应力场分布对切削表面加工塑性增强效果及损伤效果的影响,并通过透射电镜表征临界切削区域,研究了在加工过程中负前角刀具产生的局部压应力对尖晶石晶体结构的影响。建立了有限元切削仿真模型模拟了尖晶石跨晶粒切削以及不同前角切削过程,分析了应力场分布以及表面损伤模拟结果。对比研究了常规切削与椭圆超声振动切削镁铝尖晶石的材料去除机理及表面质量。通过分析椭圆超声振动切削中的刀尖振动轨迹特征探究了各超声振动参数对轨迹的影响,根据轨迹特征提出了椭圆超声振动加工的材料去除模型,分析了影响切削表面形成的关键振动参数及切削参数,并提出了针对镁铝尖晶石临界脆塑转变切削深度的数学模型。通过改变切削参数,优选了椭圆超声振动切削中刀具前角及名义切削速度。在前期基础研究结论的基础上,根据优选的未变形切屑厚度、刀具角度参数,对镁铝尖晶石表面进行了切削加工,通过分析镁铝尖晶石切削表面粗糙度、表面形貌误差,对比研究了具有不同圆弧半径的单晶金刚石刀具对镁铝尖晶石的切削能力,实现了10 mm口径表面的塑性域、低损伤切削;继续使用椭圆超声振动切削镁铝尖晶石表面,进一步提高了表面质量与降低亚表层损伤。分析了金刚石切削镁铝尖晶石过程中的刀具磨损及刀具使用寿命。提出了围绕切削镁铝尖晶石工艺的“正前角刀具切削加工—负前角、大圆弧半径刀具塑性域切削加工—椭圆超声振动辅助切削加工”工艺流程。
郑非非[5]（2020）在《空间反射镜材料的超声辅助磨削机理》文中研究指明碳化硅和微晶玻璃等材料是用于制备空间反射镜的常用材料。在反射镜制造过程中,需要对其反射面和背面轻量化结构进行加工,其加工精度要求高,材料去除量大。由于碳化硅和微晶玻璃是典型的硬脆材料,采用传统的磨削方法加工时工具磨损严重,加工效率低、加工精度和表面质量不易保证,已不能满足反射镜形面和背面轻量化结构的加工要求。超声辅助磨削作为先进的复合加工技术,在硬脆材料的精密高效加工中具有显着技术优势和广泛应用前景,被用于碳化硅陶瓷和微晶玻璃材料空间反射镜的加工。但是,目前对超声辅助磨削碳化硅和玻璃的材料去除机理和加工损伤形成机制尚未形成统一认识。为此,本文以空间反射镜常用的碳化硅和微晶玻璃材料为对象,从单颗金刚石超声辅助划切试验入手,分析单颗磨粒超声辅助划切硬脆材料的材料去除特征,研究了单颗磨粒划切的材料去除能力评价方法,建立单颗磨粒超辅助划切硬脆材料的材料去除模型,进一步考虑多颗磨粒的作用开展了金刚石砂轮端面超声辅助磨削的材料去除仿真研究,揭示超声辅助磨削硬脆材料的材料去除和表面形成机理。主要研究内容包括:（1）搭建了金刚石超声辅助划切试验装置,确定了超声辅助划切的材料去除能力评价方法,开展了反射镜材料的超声辅助划切试验。设计和研制了采用金刚石压头的超声辅助划切工具,研究了划切样件制备方法,开发了基于声发射信号和力信号检测的单颗金刚石划切对刀技术,基于高精度数控机床搭建了超声辅助划切试验装置。建立了单颗金刚石划切力测量与信号处理方法、划痕形貌检测与图像拼接处理方法、划痕几何特征参数统计方法,确定了采用划痕截面积与划切力的比值评价材料去除能力的方法。进行了空间反射镜材料的普通划切与超声辅助划切对比试验,分析了超声振动对划切力和材料去除能力的影响。试验结果表明,与普通划切相比,超声辅助划切的划切力大幅降低,而划痕深度和宽度均显着增加,超声辅助划切的划痕截面积与划切力比值约高出一个数量级,超声辅助划切去除材料的能力显着高于普通划切。（2）建立了单颗磨粒超声辅助划切硬脆材料的材料去除模型,发现了超声辅助划切过程存在的连续划切和断续划切状态,确定了两种状态的边界条件。定义了超声能量修正系数,基于压痕断裂力学理论,考虑材料回弹和超声能量修正系数建立了单颗磨粒超声辅助划切硬脆材料的划切力、划痕几何特征、划切去除率的预测模型,并进行试验验证,预测结果与试验结果吻合良好。采用材料去除模型分析单颗磨粒划切硬脆材料时划切参数和振动参数对划切力、划痕几何特征和材料去除率的影响规律,发现超声辅助划切过程存在连续划切和断续划切状态,确定了不同划切状态的边界及对应的划切参数。（3）建立了考虑多颗磨粒作用的金刚石砂轮端面超声辅助磨削硬脆材料的仿真平台,揭示了超声辅助磨削硬脆材料的材料去除机理。确定了砂轮磨粒状态初始定义、磨削循环、磨削过程变量和磨削表面后处理等过程的算法,提出元胞自动机曲面生成优化方法,极大缩短了仿真时间,建立了考虑多颗磨粒作用的金刚石砂轮超声辅助磨削硬脆材料的仿真平台。采用该平台仿真分析反射镜材料的超声辅助磨削过程,根据磨削工具表面各个位置磨粒切削力分布解释了磨削力曲线变化规律,且求得全体磨粒在磨削过程中活跃时间占比在26.2%～34.8%之间。本文设定参数下最突出磨粒的最大瞬时切入深度为名义切深的78.4%～94.6%,该磨粒平均切入深度为名义切深的10.6%～15.4%,超声辅助磨削状态下磨粒的切入深度较小,且磨削力也显着小于普通磨削;超声辅助磨削的磨削表面各区域高度差较普通磨削较小;超声辅助磨削的表面粗糙度和普通磨削相当、亚表面损伤深度有所增加。（4）开展了反射镜材料的超声辅助磨削工艺试验,并结合仿真预测,优化了的超声辅助磨削工艺参数。利用端面超声辅助磨削仿真平台,系统地研究了超声振幅、磨削深度、进给速度、主轴转速等参数对超声辅助磨削的影响,其试验结果与仿真预测规律较为吻合。以磨削力和损伤深度阈值为边界条件,结合仿真预测对反射镜材料的超声辅助磨削参数进行优化,实现了轻量化结构硬脆材料反射镜样件的高效低损伤加工。
郎晨阳[6]（2020）在《微晶云母陶瓷深小孔超声磨削表面及亚表面形成研究》文中研究指明微晶云母陶瓷具有高强度、高硬度和耐腐蚀等优异性能,广泛应用在航空航天领域,尤其是在孔系众多的复杂壳体上的使用,但是由于陶瓷材料的高脆性以及深小孔的结构特征,导致对其进行深小孔加工成为一项工程难题。超声辅助磨削结合了超声加工和磨削加工的优点,能够有效降低工件加工中所受磨削力,是解决工程陶瓷材料深小孔加工难题的一项高效高质量加工技术。本文对微晶云母陶瓷深小孔超声磨削加工的原理、表面粗糙度和亚表面裂纹进行了研究。本文首先基于运动学知识,建立了砂轮侧面磨粒和端面磨粒的轨迹方程,并结合压痕断裂力学模型,求解出了微晶云母陶瓷在磨削加工中脆塑转变深度理论值,开展了刻划实验进行了材料去除机理和脆塑转变深度理论值的验证,对比了普通划痕和超声划痕的形貌特征,得出了超声振动的加入可以明显改善磨削加工原理的结论。根据砂轮侧面磨粒磨削轨迹方程和材料去除机理,建立了微晶云母陶瓷超声辅助磨削深小孔加工表面粗糙度的数值仿真模型,得到了深小孔表面三维形貌仿真图,并计算出了各加工参数下的工件表面粗糙度值,开展深小孔磨削加工实验并借助显微镜获得了小孔表面实际形貌及表面粗糙度实测值,通过与模拟结果的对比,验证了模型的可靠性,得到了主轴转速、主轴轴向进给速度和超声振幅对表面粗糙度的影响规律。分析了微晶云母陶瓷磨削加工中亚表面裂纹的形成过程和分布特征,建立了新的亚表面裂纹评价标准,开展了亚表面裂纹的仿真研究,根据模拟结果,得到了主轴转速、主轴轴向进给速度和超声振幅对亚表面裂纹的影响规律,为实际生产加工和实验研究提供了借鉴。
郑治国[7]（2020）在《超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺》文中研究说明超硬材料主要是指硬质合金类、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、立方氮化硼CBN、聚晶金刚石PCD等,超硬材料具有高硬度、高耐磨性,已经广泛应用航空航天、军工、电子工业、机械工业、医疗器材、石材建材、清洁能源等领域。据国内外研究表明表面织构能够有效地减小工件磨损,提高加工精度以及表面光洁度。针对传统切削方法直接制备超硬材料表面微织构存在生产效率低、表面形貌较差等问题,本文提出采用超薄金刚石砂轮切割片对YG20硬质合金、氧化铝陶瓷及其表面微织构进行高速精密切割加工。研究不同工艺参数对其加工质量的影响,这为超硬材料的加工提供了新的加工方法和基础的试验参数。本文主要研究工作如下:（1）首先结合超硬材料表面去除的强度理论分析其表面去除机理,其次分析单颗磨粒划切超硬材料切割机理,确定其划切运动轨迹为抛物线。最后对刀具性能进行表征,得知金属结合剂除碳元素外铜锡元素比例为5:1,金属基划片微观形貌清晰,并且单颗金刚石磨粒完整。（2）以YG20硬质合金为研究对象,通过不同类型结合剂刀具和不同工艺参数,首先对硬质合金板进行切割,正交切割试验得出最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.1mm,进给速度6mm/s。其次进行YG20表面织构的切割研究,依据最佳工艺参数组合研究单因素改变的情况下精密划片机主轴电机最大电流值、切割温度、刀具损耗、表面粗糙度等来探究对切割表面质量的影响,其中保持冷却水流量不变。（3）以氧化铝陶瓷为研究对象,结合金属基、树脂基划片和不同工艺参数,首先对氧化铝陶瓷板进行切割,通过正交试验和验证试验分析得到最佳工艺参数组合为主轴转速25000r/min,切割深度0.2mm,进给速度8mm/s。其次对氧化铝陶瓷表面织构进行切割,以氧化铝陶瓷板优方案为基础,研究单因素变化时不同工艺参数对氧化铝陶瓷表面织构切割质量的影响。（4）对硬质合金和氧化铝陶瓷进行单颗金刚石磨粒仿真,可以得出接触表面的残余应力以及切割力随着磨粒顶锥角和切割深度的变化有所不同,氧化铝陶瓷仿真残余应力、切割力较高;同一状态下切割力的变化规律与单刀分度切割时主轴电机电流值的变化相仿,符合实验规律。（5）对切割后金属结合剂切割片磨粒表面出刃情况进行系统分析,得知表面出刃情况良好,金刚石磨粒把持力大,磨削过程中极少数出现脱落现象,发挥了其切削的优良性能,磨削过程稳定。
宋乐颖[8]（2020）在《基于相场理论的纤维增强复合材料断裂机制研究》文中研究表明纤维增强复合材料具有力学性能优异、可设计性强等优点,常作为承载结构主要材料,在航空航天等领域广泛使用。但由于其微细观组分配比多样,结构复杂且涉及多个空间尺度,使得其断裂过程呈现出强非线性和多尺度耦合等特点。采用传统的宏观表征手段及唯象理论方法很难深入理解纤维增强复合材料的断裂过程及失效机理。随着材料微细观精细化建模方法的发展,从虚拟实验角度揭示材料多尺度断裂及失效机制成为研究热点。近年来,相场理论因其无需预制裂纹起裂位置和扩展路径,且无需引入额外的裂纹扩展准则等优势,被认为是用于分析计算断裂过程的有力工具。为此,本文以虚拟实验为研究背景,以纤维增强复合材料断裂问题为研究对象,发展了相场方法,从微细观尺度追踪了裂纹扩展路径,结合多尺度分析方法,建立了微细观裂纹扩展过程与宏观力学响应的关联关系。计算结果表明该多尺度断裂力学计算方法能够很好地捕捉多相材料的复杂裂纹形貌,加深对纤维增强复合材料多尺度断裂行为的理解。基于Griffith能量准则和能量最小化原理,考虑多相复合材料断裂模式,发展了相场方法,推导了相场和位移场耦合的控制方程及其弱形式,通过有限元法开发包含相场和位移场两种节点自由度的新型二维和三维单元。计算分析了张开型及混合型裂纹扩展、受双材料界面影响的亚界面裂纹扩展等二维和三维典型算例,较为准确地捕捉到裂纹形核和扩展路径,验证相场理论用于多相材料断裂分析的有效性。纤维轴向是单向纤维增强复合材料的重要承载方向,从微细观尺度分析裂纹形核与扩展有助于深入理解材料的失效机理,进而提高材料宏观强韧性能。建立远场拉伸载荷下裂纹遇纤维/基体界面时的扩展路径准则,通过研究裂纹路径对强韧性能及断口形貌的影响,分析了单向纤维增强复合材料在轴向拉伸下的力学行为。计算获得了Si C/Si C材料多处基体开裂,C/C材料纤维切断及纤维拔出等轴向拉伸断裂模式,与实验现象一致。建立微细观裂纹扩展过程与宏观非线性力学响应之间的关联,为深入认识材料失效机理提供重要基础。纤维横向是单向纤维增强复合材料的薄弱承载方向,横向断裂往往在材料中最先形成,进而诱发其他破坏模式。从微细观尺度,在横向拉伸载荷下,从界面开裂到形成宏观横向裂纹涉及诸多复杂断裂模式。为此,考虑裂纹I型和II型混合扩展模式,建立了界面断裂参数随该混合扩展模式变化的相场方法,分析了组分材料性能、界面厚度、纤维半径以及纤维分布形式等材料和几何参数对界面强度的影响。实现了界面裂纹偏折侵入基体、界面裂纹沿纤维轴向形成“隧道”裂纹的三维数值计算。在多纤维模型中,实现了界面裂纹形核、扩展、偏折侵入基体、在基体中汇聚形成宏观主裂纹等完整断裂行为的计算,获得的裂纹扩展路径与实验观测结果吻合较好。基于上述研究,开展了针刺C/C复合材料刚度和断裂机制的多尺度力学性能研究。建立了考虑由工艺引起的纤维形态变化的典型单胞模型,推导了适用于旋转对称结构的对称周期边界条件,提出了从纤维单丝尺度预报宏观等效刚度的多尺度模型,计算得到的宏观刚度与实验结果吻合较好,验证了该多尺度模型的有效性。发展了考虑纤维轴向和横向断裂模式的双参数相场方法,提出了区分断裂模式且考虑微细观尺度非线性力学响应的多尺度相场模型,计算获得的针刺C/C材料断裂模式与实验结果吻合较好,应力应变数值上的差异主要在于计算模型无法精细地考虑实际材料中的初始随机缺陷、组分材料原位性能等特征,这些均将在未来进一步地发展研究。
柳雅文[9]（2020）在《超声振动铣磨SiCp/Al复合材料表面缺陷形成及抑制的研究》文中研究指明SiCp/Al复合材料由于其较高的强度、刚度、导热性和弹性模量,且有良好的尺寸稳定性、耐热耐高温性等非常优良的综合特性,应用前景广阔。低塑性、高硬度的碳化硅颗粒在提高材料性能的同时,也降低了Si Cp/Al复合材料的可加工性,使其成为典型的难加工材料。研究该类材料加工表面缺陷形成及抑制方法,对提高其加工表面质量具有重要的理论意义和实用价值。为了研究SiCp/Al复合材料超声振动铣磨加工表面损伤的形成机制,本文建立了Si Cp/Al复合材料微观多相材料模型。利用Matlab软件对Si Cp/Al复合材料的显微组织检测照片进行了相关图像处理,对颗粒形状、尺寸及其位置分布信息进行了图像识别并提取;进行了Si Cp/Al材料微观结构中Si C颗粒平均尺寸、形状的统计学分析,获得了Si C颗粒尺寸、形状和位置分布等参数;进行了铣磨刀具单颗磨粒超声切削的运动学分析,得到磨粒在超声振动加工和铣磨加工共同作用下的运动轨迹,在此基础上,结合Python语言编写程序,通过ABAQUS有限元仿真软件建立了有限元仿真模型。为了对超声铣磨加工表面缺陷的形成及影响因素进行研究,设计了超声旋转刻划实验,对刻划后的表面微观貌进行了观测。基于超声微切削模型对刀具切削颗粒不同部位时的表面缺陷特征进行分析,研究了刀具单颗磨粒与Si C颗粒不同接触位置对表面缺陷形成的影响,对Si C颗粒翻滚下压、断裂破碎以及脱粘拔出的缺陷形式进行了相关分析与验证。在以上的研究基础上,对超声振动铣磨加工Si Cp/Al复合材料表面缺陷的抑制进行了研究,对基于材料去除特征的参数约束进行了分析,主要是针对Al基体和Si C颗粒两种材料的分析。从三个方面进行参数约束,包括颗粒的材料去除、基体的材料去除以及超声振动对材料去除的影响方面。分别建立了缺陷抑制约束方程和优化模型,对加工工艺参数进行了优化,并对优化结果进行了实验验证。
陈昊[10]（2020）在《DKDP晶体缺陷区微观力学行为及其对微铣削修复质量的影响》文中进行了进一步梳理激光核聚变是目前解决能源问题的一个重要途径。KDP/DKDP晶体具有优良非线性光学性能,同时是目前唯一的可应用于ICF光学系统中的大尺寸倍频元件。然而KDP/DKDP晶体表面/亚表面缺陷使得KDP/DKDP光学元件在强激光辐照作用下引起激光损伤,并造成激光损伤阈值大幅度降低,严重阻碍了激光核聚变的发展。对KDP/DKDP晶体进行表面损伤和表面缺陷修复有助于延长KDP/DKDP晶体光学元件在激光核聚变中的工程使用寿命,具有很大的工程价值。目前,微铣削机械修复是最为理想的修复方法。本文以DKDP晶体的表面/亚表面缺陷为研究对象,探究缺陷对力学性能和微铣削修复质量的影响,有助于理解微铣削亚表面的损伤特性和表面缺陷对材料力学性能的影响程度,并对微铣削修复加工具有参考意义。通过对DKDP晶体飞切表面和铣削表面的力学性能进行研究,发现DKDP晶体铣削表面的弹性模量和硬度变化幅度分别为16%和13%,飞切表面的弹性模量和硬度变化幅度分别为21%、17%,说明DKDP晶体铣削表面力学性能的各向异性低于飞切表面力学性能的各向异性。同时除了45°晶向外,铣削表面的硬度和弹性模量低于飞切表面的硬度和弹性模量,这说明DKDP晶体铣削表面抵抗弹塑性变形的能力低于DKDP晶体飞切表面抵抗弹塑性变形的能力,其原因是微铣削加工时,铣刀刀头处应力状态复杂,导致亚表面结构变化更严重。同时,本文对表面微裂纹缺陷附近区域的力学性能进行研究。研究发现裂纹缺陷附近0.75μm范围内材料的弹性模量和硬度发生了较大改变,其变化幅度分别为39%和50%,并且材料的塑性流动方向也发生了较大变化。本文利用有限元仿真的方法研究缺陷对微铣削修复质量的影响。首先运用量纲分析法对纳米压痕所得载荷-压深曲线进行拟合和转换,获得建立DKDP晶体材料本构模型所需的应力-应变关系。然后建立DKDP晶体三维微铣削修复仿真模型,仿真中采用加工微型槽的方法进行缺陷修复。在铣削过程中发现缺陷的存在会导致应力集中和切削力剧烈波动,这会增大铣削表面的残余应力和表面粗糙度,从而降低表面质量。之后系统的开展DKDP晶体微铣削修复的有限元仿真研究,研究不同切削参数、铣削方式下缺陷对微铣削修复质量的影响,同时研究缺陷大小和位置因素对微铣削修复质量的影响,得到缺陷对微铣削修复质量的影响规律。
二、主轴横向裂纹的研究分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、主轴横向裂纹的研究分析（论文提纲范文）
（1）旋转超声振动钻削仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外旋转超声钻削加工的研究进展 |
| 1.2.1 旋转超声钻削设备的研究 |
| 1.2.2 旋转超声钻削加工材料去除机理的研究进展 |
| 1.2.3 旋转超声振动钻削加工工艺特性的研究进展 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 2 旋转超声振动钻削运动学规律及理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 振动钻削基本理论 |
| 2.3 旋转超声振动钻削运动学规律 |
| 2.4 旋转超声振动钻削加工材料去除机理 |
| 2.4.1 材料去除机理 |
| 2.4.2 材料去除过程 |
| 2.5 基于脆性断裂的旋转超声振动钻削材料去除率理论模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 旋转超声麻花钻振动钻削P20 仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声振动钻头轴向力分析和DEFORM软件介绍 |
| 3.2.1 轴向力理论分析 |
| 3.2.2 DEFORM-3D简介 |
| 3.3 超声振动钻削P20 有限元模型建立 |
| 3.3.1 工件及麻花钻模型建立 |
| 3.3.2 网格划分及材料定义 |
| 3.3.3 工件接触以及摩擦定义 |
| 3.3.4 工具运动及其他参数设置 |
| 3.3.5 模拟设定 |
| 3.4 实验设计与分析 |
| 3.4.1 与普通钻削的对比实验 |
| 3.4.2 主轴转速对轴向力和切削温度的影响 |
| 3.4.3 进给速度对轴向力和切削温度的影响 |
| 3.4.4 振幅对轴向力和切削温度的影响 |
| 3.4.5 不同冷却剂对轴向力和温度的影响 |
| 3.4.6 正交实验设计与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 旋转超声振动钻削P20 实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 旋转超声振动钻削P20 实验方案 |
| 4.3 旋转超声振动钻削实验系统的搭建 |
| 4.3.1 钻削系统 |
| 4.3.2 工装测量系统 |
| 4.3.3 观察系统 |
| 4.3.4 旋转超声振动钻削辅助系统 |
| 4.3.5 实验系统 |
| 4.4 轴向力的实验研究 |
| 4.4.1 与普通钻削的对比 |
| 4.4.2 钻削参数对轴向力的影响 |
| 4.4.3 不同冷却剂对轴向力的影响 |
| 4.5 入孔形貌的实验研究 |
| 4.5.1 不同加工方式对入孔崩边的影响 |
| 4.5.2 钻削参数对入孔崩边的影响 |
| 4.5.3 不同冷却剂对入孔崩边的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 旋转超声振动钻削BK7 的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 旋转超声振动钻削BK7 实验方案 |
| 5.3 不同加工方式对BK7 的影响 |
| 5.3.1 孔形貌的影响 |
| 5.3.2 轴向力的影响 |
| 5.4 振幅对轴向力的影响 |
| 5.5 转速对轴向力减小程度的影响 |
| 5.6 结果分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 工作总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与专利 |
（2）金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 KDP晶体飞切加工技术及表面质量研究现状 |
| 1.2.2 脆性材料超精密切削加工机理研究现状 |
| 1.2.3 超精密车削表面粗糙度研究现状 |
| 1.2.4 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.2.1 KDP晶体直角切削模型及切削力 |
| 2.2.2 KDP晶体直角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度建模 |
| 2.3.1 KDP晶体斜角切削模型及等效前角 |
| 2.3.2 KDP晶体斜角切削力模型 |
| 2.3.3 KDP晶体斜角切削相对裂纹长度模型 |
| 2.4 KDP晶体切削加工表面相对裂纹长度模型的实验验证 |
| 2.4.1 KDP晶体直角切削中金刚石刀具前角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.4.2 KDP晶体斜角切削中金刚石刀具刃倾角对相对裂纹长度的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金刚石刀具前角和刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 KDP晶体力学性能及材料本构模型的参数辨识 |
| 3.2.1 KDP晶体力学性能 |
| 3.2.2 KDP晶体材料本构模型的参数辨识 |
| 3.3 金刚石刀具前角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.3.1 直角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.3.2 直角切削静压力分布仿真结果 |
| 3.4 金刚石刀具刃倾角对KDP晶体切削过程影响的FE-SPH仿真 |
| 3.4.1 斜角切削FE-SPH仿真模型的建立 |
| 3.4.2 斜角切削静压力分布仿真结果与加工表面粗糙度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度建模 |
| 4.2.1 软脆性材料斜角切削加工表面粗糙度分量来源分析 |
| 4.2.2 圆弧形刀刃轮廓的粗糙度运动学分量 |
| 4.2.3 最小切削厚度影响的粗糙度塑性侧流分量 |
| 4.2.4 等效刃口钝圆半径影响的粗糙度弹性回复分量 |
| 4.2.5 基于相对裂纹长度模型的粗糙度缺陷分量 |
| 4.3 KDP晶体斜角切削加工表面粗糙度模型的实验验证 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 表面粗糙度模型验证与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 金刚石刀具刀刃微缺陷对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的检测与分析 |
| 5.2.1 金刚石刀具机械刃磨制造工艺及刀刃质量检测方法 |
| 5.2.2 金刚石刀具刀刃微缺陷的特征研究 |
| 5.3 考虑金刚石刀具刀刃微缺陷的KDP晶体SPH切削仿真研究 |
| 5.3.1 增大钝圆型刀刃微缺陷 |
| 5.3.2 内凹月牙型刀刃微缺陷 |
| 5.3.3 平坦平刃型刀刃微缺陷 |
| 5.3.4 切削仿真中刀刃微缺陷的影响结论 |
| 5.4 刀刃质量对加工表面微缺陷影响研究 |
| 5.4.1 刀刃钝化方法与钝化结果 |
| 5.4.2 微负倒棱刀具复合工艺制造方法 |
| 5.4.3 刀刃质量对加工表面微缺陷影响实验研究 |
| 5.4.4 基于刀刃质量控制的KDP晶体斜角切削加工方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）玻璃材料超声辅助磨削切削力建模及表面质量研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 超声辅助磨削研究现状 |
| 1.2.1 超声辅助磨削的去除机理研究现状 |
| 1.2.2 超声辅助磨削加工的表面加工质量研究现状 |
| 1.2.3 超声辅助磨削加工的磨削特性研究现状 |
| 1.2.4 超声辅助磨削加工的切削力建模研究现状 |
| 1.3 本课题研究的内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于塑-脆转化的超声辅助磨削切削力模型 |
| 2.1 普通磨削和超声辅助磨削的分类 |
| 2.2 单颗粒磨粒的运动分析 |
| 2.3 超声辅助磨削切削力建模过程 |
| 2.4 超声辅助磨削玻璃材料过程的材料去除机理 |
| 2.5 未变形切削厚度的假设 |
| 2.6 塑性区切削力模型的建立 |
| 2.6.1 砂轮(磨头)单粒颗粒在塑性区域内的运动轨迹长度 |
| 2.6.2 塑性区内砂轮(磨头)单粒磨粒的切削量和平均切削深度关系 |
| 2.6.3 塑性区切削力模型 |
| 2.7 脆性区切削力模型的建立 |
| 2.7.1 单颗砂轮磨头颗粒在脆性区域内的运动轨迹长度 |
| 2.7.2 脆性区单颗砂轮磨头的磨粒去除量及平均切削深度 |
| 2.7.3 脆性区切削力模型 |
| 2.8 超声辅助磨削中的砂轮(磨头)的活性磨粒数量 |
| 2.9 超声辅助磨削过程中的最终切削力模型 |
| 2.10 本章小结 |
| 第3章 超声辅助磨削玻璃材料的切削力实验 |
| 3.1 三种玻璃材料的结构特性 |
| 3.2 实验设备和实验过程 |
| 3.2.1 实验设备 |
| 3.2.2 切削力测试测量系统 |
| 3.2.3 超声振动系统 |
| 3.3 实验设计 |
| 3.3.1 单因素实验设计 |
| 3.3.2 多因素实验设计 |
| 3.4 数据处理 |
| 3.5 蓝宝石玻璃非超声和超声下切削参数对切削力的影响 |
| 3.5.1 非超声和超声条件下单因素实验分析 |
| 3.5.2 非超声和超声条件下多因素实验分析 |
| 3.6 超声下切削参数对石英玻璃和微晶玻璃的影响 |
| 3.7 超声和非超声下不同磨粒对切削力的影响 |
| 3.8 理论与实验的验证 |
| 3.8.1 蓝宝石玻璃理论验证 |
| 3.8.2 石英玻璃和微晶玻璃理论验证 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 超声辅助磨削的表面质量研究 |
| 4.1 表面粗糙度的测量 |
| 4.1.1 实验准备 |
| 4.1.2 切削参数对表面粗糙度的影响 |
| 4.1.3 磨粒对表面粗糙度的影响 |
| 4.2 微观表面形貌实验研究 |
| 4.2.1 实验设备 |
| 4.2.2 非超声和超声下蓝宝石玻璃的表面形貌 |
| 4.2.3 非超声和超声下石英玻璃和微晶玻璃玻璃的表面形貌 |
| 4.3 微观下的塑-脆转化现象 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论和展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）多晶镁铝尖晶石超精密切削机理与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 镁铝尖晶石的制备方法 |
| 1.2.2 镁铝尖晶石的晶体结构 |
| 1.2.3 镁铝尖晶石的材料性能 |
| 1.2.4 硬脆材料加工机理与工艺研究现状 |
| 1.2.5 椭圆超声振动辅助加工技术研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于压痕及切削过程的镁铝尖晶石表面损伤及材料去除机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 镁铝尖晶石在压痕载荷下的损伤机理研究 |
| 2.2.1 压痕实验方案 |
| 2.2.2 压痕实验结果 |
| 2.3 镁铝尖晶石材料去除机理研究 |
| 2.3.1 镁铝尖晶石切削实验方案 |
| 2.3.2 镁铝尖晶石切削实验结果与分析 |
| 2.4 镁铝尖晶石切削亚表层变形与损伤机理研究 |
| 2.4.1 镁铝尖晶石切削亚表面TEM样品制备 |
| 2.4.2 镁铝尖晶石切削亚表面HRTEM分析 |
| 2.4.3 镁铝尖晶石晶粒取向性损伤分析模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 镁铝尖晶石基础切削参数优选与有限元仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 镁铝尖晶石基础切削参数优选 |
| 3.2.1 镁铝尖晶石塑性切削临界切削厚度 |
| 3.2.2 不同刀具前角的影响 |
| 3.3 刀具对镁铝尖晶石切削区域亚表层变形研究 |
| 3.4 镁铝尖晶石切削有限元(FEM)建模分析 |
| 3.4.1 镁铝尖晶石跨晶粒切削仿真分析 |
| 3.4.2 不同刀具前角切削镁铝尖晶石仿真分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 常规切削与椭圆超声振动切削镁铝尖晶石对比研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 椭圆超声振动切削轨迹与机理分析 |
| 4.2.1 椭圆超声振动切削轨迹分析 |
| 4.2.2 椭圆超声振动切削机理分析 |
| 4.2.3 镁铝尖晶石脆塑转变临界切削深度的理论预测模型 |
| 4.3 二维椭圆超声振动系统振动轨迹拟合 |
| 4.4 常规切削与椭圆超声振动切削镁铝尖晶石对比实验研究 |
| 4.4.1 实验平台搭建及实验方案 |
| 4.4.2 DBT临界切削深度理论预测模型与实验对比研究 |
| 4.4.3 常规切削与椭圆超声振动切削镁铝尖晶石表面对比研究 |
| 4.5 镁铝尖晶石椭圆超声振动切削工艺参数优选 |
| 4.5.1 刀具前角的影响 |
| 4.5.2 名义切削速度优选 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 镁铝尖晶石表面超精密切削工艺研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 镁铝尖晶石平面切削加工实验方案 |
| 5.3 镁铝尖晶石常规切削加工表面质量分析 |
| 5.3.1 正前角刀具加工表面质量分析 |
| 5.3.2 塑性域低损伤切削表面质量分析 |
| 5.4 椭圆超声振动平面切削加工分析 |
| 5.4.1 椭圆超声振动切削镁铝尖晶石实验方案 |
| 5.4.2 椭圆超声振动切削镁铝尖晶石表面质量分析 |
| 5.5 亚表层损伤分析 |
| 5.6 刀具磨损及使用寿命分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）空间反射镜材料的超声辅助磨削机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 空间反射镜材料及加工要求 |
| 1.2 空间反射镜材料的超声辅助磨削加工 |
| 1.2.1 超声辅助磨削技术 |
| 1.2.2 超声辅助磨削工艺的研究现状 |
| 1.3 空间反射镜材料超声辅助磨削机理的研究现状 |
| 1.3.1 硬脆材料加工表面表征和加工损伤检测 |
| 1.3.2 单颗磨粒划切试验的相关研究 |
| 1.3.3 超声磨削过程的建模及仿真研究 |
| 1.4 论文的来源与主要内容 |
| 2 空间反射镜材料的单颗金刚石超声辅助划切试验 |
| 2.1 单颗金刚石超声辅助划切试验台的搭建 |
| 2.1.1 单颗金刚石超声辅助划切试验方法 |
| 2.1.2 基于数控机床的单颗金刚石划切试验装置 |
| 2.1.3 专用金刚石压头 |
| 2.1.4 划切样件的制备 |
| 2.2 超声辅助划切过程中的测量信号及其处理 |
| 2.2.1 基于声发射信号和测力信号的对准方法 |
| 2.2.2 单颗金刚石划切试验及划切力信号处理方法 |
| 2.2.3 三维表面形貌的数据分析方法 |
| 2.3 单颗金刚石超声辅助划切试验及结果 |
| 2.3.1 渐入式超声辅助划切试验 |
| 2.3.2 定切深式超声辅助划切试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 单颗磨粒超声辅助划切硬脆材料的材料去除模型 |
| 3.1 硬脆材料超声辅助划切的比能及能量修正系数 |
| 3.1.1 超声能量在划切过程中的作用 |
| 3.1.2 划切过程中的比能 |
| 3.1.3 超声辅助划切的连续多参数分析 |
| 3.2 基于压痕断裂力学的硬脆材料超声辅助划切材料去除模型 |
| 3.2.1 考虑材料回弹的压痕断裂力学划切力 |
| 3.2.2 考虑能量修正系数的超声辅助划切材料去除模型 |
| 3.3 硬脆材料超声辅助划切的材料去除模型验证 |
| 3.4 基于模型计算的超声辅助划切材料去除行为分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 硬脆材料的端面超声辅助磨削仿真分析 |
| 4.1 仿真平台的初始化 |
| 4.1.1 仿真平台的初始参数定义 |
| 4.1.2 磨削工件及工具的数字建模 |
| 4.1.3 超声辅助磨削的参数设定和运动轨迹建模 |
| 4.2 仿真平台的运算过程 |
| 4.2.1 基于时间序列的多磨粒磨削过程仿真 |
| 4.2.2 基于元胞自动机思想的加工表面生成 |
| 4.2.3 磨削表面形貌、粗糙度及去除体积的计算 |
| 4.3 磨削力的仿真结果验证与分析 |
| 4.3.1 磨削工具上磨粒的磨削状态分析 |
| 4.3.2 超声辅助磨削的磨削力预测与验证 |
| 4.4 磨削表面质量的仿真预测与分析 |
| 4.4.1 材料去除率的预测与分析 |
| 4.4.2 亚表面损伤深度的预测与分析 |
| 4.4.3 加工后表面形貌的预测与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 空间反射镜材料的超声辅助磨削工艺 |
| 5.1 超声辅助磨削试验台的搭建 |
| 5.1.1 超声辅助磨削专用的旋转振动单元 |
| 5.1.2 超声辅助磨削专用工具的研制 |
| 5.2 超声辅助磨削工艺试验 |
| 5.3 典型样件的加工 |
| 5.3.1 加工参数的优化与验证 |
| 5.3.2 空间反射镜样件高效、低损伤加工验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）微晶云母陶瓷深小孔超声磨削表面及亚表面形成研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源和研究的目的及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析 |
| 1.2.1 超声辅助磨削加工的研究现状 |
| 1.2.2 表面粗糙度的研究现状 |
| 1.2.3 亚表面裂纹的研究现状 |
| 1.2.4 国内外文献综述 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 微晶云母陶瓷深小孔超声辅助磨削加工原理的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 微晶云母陶瓷深小孔磨削加工中磨粒的运动学分析 |
| 2.2.1 砂轮侧面磨粒运动学分析 |
| 2.2.2 砂轮底面磨粒运动学分析 |
| 2.3 微晶云母陶瓷材料去除机理的分析 |
| 2.3.1 材料去除机理的理论分析 |
| 2.3.2 微晶云母陶瓷恒切深刻划实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超声辅助磨削微晶云母陶瓷深小孔表面粗糙度的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 深小孔表面粗糙度的数值模拟仿真 |
| 3.2.1 砂轮表面形貌仿真 |
| 3.2.2 深小孔表面三维形貌生成算法 |
| 3.2.3 深小孔表面粗糙度值求解算法 |
| 3.2.4 深小孔表面粗糙度数值仿真模型的仿真结果 |
| 3.3 深小孔表面粗糙度数值仿真模型的实验验证 |
| 3.4 加工参数对表面粗糙度的影响规律 |
| 3.4.1 主轴转速对表面粗糙度的影响规律 |
| 3.4.2 主轴轴向进给速度对表面粗糙度的影响规律 |
| 3.4.3 超声振动幅值对表面粗糙度的影响规律 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声辅助磨削微晶云母陶瓷深小孔亚表面裂纹的仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 亚表面裂纹评价标准的建立 |
| 4.2.1 亚表面裂纹的产生机制和分布特征 |
| 4.2.2 亚表面裂纹的检测方法 |
| 4.2.3 亚表面裂纹的评价标准 |
| 4.3 深小孔亚表面裂纹的数值模拟仿真 |
| 4.3.1 亚表面裂纹的生成算法 |
| 4.3.2 评价指标的求解算法 |
| 4.3.3 小孔亚表面裂纹数值仿真模型的仿真结果 |
| 4.4 加工参数对亚表面裂纹的影响规律 |
| 4.4.1 主轴转速对亚表面裂纹的影响规律 |
| 4.4.2 主轴轴向进给速度对亚表面裂纹的影响规律 |
| 4.4.3 超声振动幅值对亚表面裂纹的影响规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的选题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 硬质合金的研究与应用 |
| 1.2.2 氧化铝陶瓷的研究与现状 |
| 1.2.3 表面织构现状 |
| 1.2.4 超硬材料表面织构加工工艺研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 超硬材料表面去除机理及检测仪器 |
| 2.1 超硬材料表面去除机理 |
| 2.1.1 磨粒切削过程的三个阶段 |
| 2.1.2 超硬材料表面去除力学模型 |
| 2.2 单颗磨粒划切超硬材料切割机理 |
| 2.2.1 单颗磨粒划切超硬材料几何模型的建立 |
| 2.2.2 单个磨粒划切超硬材料的运动轨迹 |
| 2.2.3 超硬材料加工时的磨粒数分析 |
| 2.3 超薄金刚石砂轮切割片的分析 |
| 2.3.1 金属基砂轮切割片的制备 |
| 2.3.2 金刚石砂轮切割片特性分析 |
| 2.3.3 切割片的微观形貌观察 |
| 2.4 试验设备及检测仪器 |
| 2.4.1 精密划片机技术指标 |
| 2.4.2 观察检测设备 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 YG20硬质合金材料表面织构超精密切割试验 |
| 3.1 试验方案及工艺参数选择 |
| 3.2 YG20硬质合金板试切割试验研究 |
| 3.2.1 硬质合金板试切割正交试验因素及水平规划 |
| 3.2.2 硬质合金板试切割正交试验结果分析 |
| 3.3 硬质合金表面织构切割工艺试验 |
| 3.3.1 硬质合金表面织构试件的制备与分析 |
| 3.3.2 硬质合金表面织构切割工艺试验结果分析 |
| 3.4 YG20硬质合金单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
| 3.4.1 仿真建模 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 氧化铝陶瓷材料表面织构超精密切割试验 |
| 4.1 氧化铝陶瓷板试切割试验 |
| 4.1.1 氧化铝陶瓷板试切割正交试验因素及水平规划 |
| 4.1.2 氧化铝陶瓷板试切割试验结果分析 |
| 4.2 氧化铝陶瓷表面织构切割工艺试验结果分析 |
| 4.3 氧化铝陶瓷单颗粒金刚石磨粒切割仿真分析 |
| 4.3.1 仿真建模 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（8）基于相场理论的纤维增强复合材料断裂机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 复合材料断裂实验表征技术 |
| 1.2.2 复合材料损伤分析方法 |
| 1.2.3 复合材料断裂计算方法 |
| 1.2.4 复合材料断裂行为的多尺度分析策略 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 裂纹萌生与扩展的相场理论及数值实现 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 裂纹萌生与扩展的相场理论 |
| 2.2.1 表征弥散裂纹的相场方程 |
| 2.2.2 含弥散裂纹的变形场方程 |
| 2.2.3 相场位移场耦合的控制方程 |
| 2.3 有限元数值实现 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.4.1 单边刻痕平板在拉/剪下的裂纹扩展 |
| 2.4.2 带缺口平板在三点弯曲下的裂纹扩展 |
| 2.4.3 双材料平板在三点弯曲下的亚界面裂纹扩展 |
| 2.4.4 带球形夹杂立方体在拉伸下的裂纹扩展 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单向增强复合材料在轴向拉伸下断裂机制的相场法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 裂纹遇界面时的扩展路径 |
| 3.2.1 路径选取的能量准则 |
| 3.2.2 路径选取的相场法分析 |
| 3.2.3 与裂纹路径关联的复合材料断裂机制 |
| 3.3 SIC/SIC复合材料的轴向拉伸断裂机制 |
| 3.3.1 SiC/SiC复合材料轴向拉伸力学响应 |
| 3.3.2 SiC/SiC复合材料轴向拉伸的断裂机制分析 |
| 3.3.3 层合板的断裂机制 |
| 3.4 C/C复合材料的轴向拉伸断裂机制 |
| 3.4.1 有限元模型 |
| 3.4.2 含界面相的C/C复合材料的断裂模式 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 单向增强复合材料在横向拉伸下断裂机制的相场法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 界面裂纹起裂 |
| 4.2.1 单纤维增强模型 |
| 4.2.2 界面开裂的影响因素分析 |
| 4.3 界面裂纹扩展 |
| 4.3.1 “隧道”裂纹 |
| 4.3.2 偏折裂纹 |
| 4.4 纤维相互作用下的断裂机制 |
| 4.4.1 纤维相对位置对断裂模式的影响 |
| 4.4.2 纤维随机分布模型的断裂模式 |
| 4.4.3 界面参数对应力应变响应的影响 |
| 4.5 横向拉断数值算例 |
| 4.5.1 C/C复合材料的横向断裂分析 |
| 4.5.2 重构试件的横向断裂分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 针刺C/C复合材料的多尺度力学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 宏微观形貌与面内拉伸实验 |
| 5.2.1 针刺工艺与宏微观形貌 |
| 5.2.2 面内拉伸实验 |
| 5.3 始于纤维单丝的多尺度刚度性能预报 |
| 5.3.1 多尺度分析策略 |
| 5.3.2 单丝尺度的典型单胞模型 |
| 5.3.3 单层板的均匀化模型 |
| 5.3.4 模型验证与结果讨论 |
| 5.4 基于断裂模式的多尺度断裂机制研究 |
| 5.4.1 区分断裂模式的多尺度相场方法 |
| 5.4.2 针刺C/C复合材料拉伸断裂的相场法分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）超声振动铣磨SiCp/Al复合材料表面缺陷形成及抑制的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 超声振动辅助加工技术研究现状 |
| 1.3.2 Si Cp/Al复合材料切削建模和仿真的研究现状 |
| 1.3.3 Si Cp/Al材料去除机理及表面缺陷研究现状 |
| 1.3.4 国内外研究现状的总结 |
| 1.4 课题研究的主要内容 |
| 第2章 SICP/AL复合材料仿真模型的建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 颗粒的统计学分析 |
| 2.2.1 图像的预处理 |
| 2.2.2 颗粒的尺寸统计 |
| 2.3 SICP/AL复合材料超声振动铣磨加工中金刚石磨粒的运动学分析 |
| 2.4 有限元仿真模型的建立 |
| 2.4.1 Si Cp/Al复合材料微观结构模型的建立 |
| 2.4.2 Si Cp/Al材料模型的建立 |
| 2.4.3 刀具-工件接触摩擦 |
| 2.4.4 网格划分 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 SICP/AL复合材料超声铣磨加工表面缺陷形成的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声旋转刻划实验 |
| 3.3 刀具切削颗粒不同部位时的表面缺陷特征分析 |
| 3.4 刀具和SIC颗粒接触位置对加工表面缺陷形成的分析 |
| 3.4.1 碳化硅颗粒翻滚下压的分析与验证 |
| 3.4.2 碳化硅颗粒断裂破碎的分析与验证 |
| 3.4.3 碳化硅颗粒脱粘拔出的分析与验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超声振动铣磨SICP/AL复合材料表面缺陷抑制的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工艺参数对表面粗糙度和分形维数的影响分析 |
| 4.2.1 实验方案设计 |
| 4.2.2 工艺参数对表面粗糙度的影响分析 |
| 4.2.3 工艺参数对分形维数的影响分析 |
| 4.2.4 表面粗糙度和表面分形维数的极差分析 |
| 4.3 基于材料去除特征的参数约束分析 |
| 4.4 超声振动端面铣磨加工的参数约束分析 |
| 4.4.1 颗粒去除对参数的约束 |
| 4.4.2 基体去除对参数的约束 |
| 4.4.3 超声振动作用对材料去除的影响 |
| 4.5 面向缺陷抑制的工艺参数优化 |
| 4.5.1 缺陷抑制的约束方程建立 |
| 4.5.2 优化模型的建立及参数优化结果分析 |
| 4.5.3 缺陷抑制参数优化的实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）DKDP晶体缺陷区微观力学行为及其对微铣削修复质量的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 KDP/DKDP晶体的结构特点 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 KDP/DKDP晶体微观力学性能研究现状 |
| 1.3.2 激光光学元件表面缺陷修复研究现状 |
| 1.3.3 国内外研究现状解析 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 缺陷对DKDP晶体微观力学性能的影响研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米压痕技术测量原理 |
| 2.2.1 纳米压痕测试方法 |
| 2.2.2 纳米压痕技术理论基础 |
| 2.3 DKDP晶体加工所形成的亚表面缺陷对力学性能的影响 |
| 2.3.1 亚表面缺陷对力学性能影响研究的实验方案 |
| 2.3.2 亚表面缺陷对力学性能影响研究的实验结果及分析 |
| 2.4 DKDP晶体表面微裂纹缺陷对力学性能的影响 |
| 2.4.1 裂纹缺陷对力学性能影响研究的实验方案 |
| 2.4.2 裂纹缺陷对力学性能影响研究的实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 DKDP晶体微铣削修复加工的有限元仿真建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 DKDP晶体微铣削修复加工三维有限元模型的建立 |
| 3.2.1 几何模型的建立 |
| 3.2.2 分析步的选择 |
| 3.2.3 材料参数设置 |
| 3.2.4 接触条件设置 |
| 3.2.5 边界条件及网格划分 |
| 3.3 DKDP晶体微铣削修复加工过程的有限元仿真研究 |
| 3.3.1 微铣削修复加工过程分析 |
| 3.3.2 微铣削修复表面质量分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 缺陷对微铣削修复质量影响的仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同切削参数下缺陷对微铣削修复质量影响的三维仿真研究 |
| 4.2.1 不同每齿进给量下缺陷对微铣削修复质量的影响 |
| 4.2.2 不同主轴转速下缺陷对微铣削修复质量的影响 |
| 4.2.3 不同铣削深度下缺陷对微铣削修复质量的影响 |
| 4.3 缺陷大小及位置对微铣削修复质量影响的三维仿真研究 |
| 4.3.1 缺陷大小对微铣削修复质量的影响 |
| 4.3.2 缺陷位置对微铣削修复质量的影响 |
| 4.4 不同铣削方式下缺陷对微铣削质量影响的三维仿真研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、主轴横向裂纹的研究分析（论文参考文献）
- [1]旋转超声振动钻削仿真与实验研究[D]. 张灿祥. 青岛科技大学, 2021(02)
- [2]金刚石刀具对KDP晶体切削加工表面微缺陷影响研究[D]. 张硕. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]玻璃材料超声辅助磨削切削力建模及表面质量研究[D]. 刘浩. 天津职业技术师范大学, 2021(06)
- [4]多晶镁铝尖晶石超精密切削机理与工艺研究[D]. 石卓奇. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]空间反射镜材料的超声辅助磨削机理[D]. 郑非非. 大连理工大学, 2020(01)
- [6]微晶云母陶瓷深小孔超声磨削表面及亚表面形成研究[D]. 郎晨阳. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [7]超硬材料表面微织构成形用超精密切割工具与工艺[D]. 郑治国. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [8]基于相场理论的纤维增强复合材料断裂机制研究[D]. 宋乐颖. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]超声振动铣磨SiCp/Al复合材料表面缺陷形成及抑制的研究[D]. 柳雅文. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]DKDP晶体缺陷区微观力学行为及其对微铣削修复质量的影响[D]. 陈昊. 哈尔滨工业大学, 2020